DE60120052T2 - Dünnschicht, Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht und elektronische Komponente - Google Patents

Dünnschicht, Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht und elektronische Komponente Download PDF

Info

Publication number
DE60120052T2
DE60120052T2 DE2001620052 DE60120052T DE60120052T2 DE 60120052 T2 DE60120052 T2 DE 60120052T2 DE 2001620052 DE2001620052 DE 2001620052 DE 60120052 T DE60120052 T DE 60120052T DE 60120052 T2 DE60120052 T2 DE 60120052T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thin film
piezoelectric
film
substrate
aln
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE2001620052
Other languages
English (en)
Other versions
DE60120052D1 (de
Inventor
c/o Yamada (A170) Intel. Property Dept., Hajime, Nagaokakyo-shi
c/o Takeuchi (A170) Intel. Property Dept., Masaki, Nagaokakyo-shi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of DE60120052D1 publication Critical patent/DE60120052D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60120052T2 publication Critical patent/DE60120052T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0617—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02133—Means for compensation or elimination of undesirable effects of stress
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/174—Membranes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49005—Acoustic transducer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms. Der Dünnfilm kann beispielsweise ein Dünnfilm aus piezoelektrischem Material, ein Dünnfilm aus dielektrischem Material und ein Dünnfilm aus magnetischem Material oder ein anderer geeigneter Dünnfilm sein, der für eine elektronische Komponente, z.B. einen piezoelektrischen Dünnfilm-Resonator, ein Filter, einen Sensor und ein Betätigungsglied oder eine andere geeignete Vorrichtung, verwendet wird.
  • Da eine Resonanzfrequenz eines piezoelektrischen Resonators, der eine Dickenlängsschwingung eines piezoelektrischen Substrats verwendet, umgekehrt proportional zur Dicke des piezoelektrischen Substrats ist, muss das piezoelektrische Substrat in den superhohen Frequenzregionen umfassend dahin gehend bearbeitet sein, sehr dünn zu sein. Bezüglich der Abnahme der Dicke des piezoelektrischen Substrats selbst geht man jedoch bisher davon aus, dass auf Grund der mechanischen Stärke und Einschränkungen bei der Handhabung desselben im Grundschwingungsmode mehrere 100 MHz die praktische Grenze der hohen Frequenz sind.
  • Um die zuvor erwähnten Probleme zu lösen, wurden piezoelektrische Dünnfilm-Resonatoren vom Membrantyp vorgeschlagen, die für Filter und Resonatoren bisher verwendet werden. 5 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Beispiels eines herkömmlichen piezoelektrischen Dünnfilm-Resonators. Der piezoelektrische Dünnfilm-Resonator 1, wie er in 5 gezeigt ist, umfasst ein Si-Substrat 2. Ein Dünnfilm-Trägerbauglied 3, das eine Dicke von mehreren μm oder weniger aufweist, wird durch ein teilweises Ätzen von der rückseitigen Oberfläche unter Verwendung eines Mikrobearbeitungsverfahrens auf dem Substrat 2 gebildet. Ein piezoelektrischer AlN-Dünnfilm 5 ist auf dem Dünnfilm-Trägerbauglied 3 als Dünnfilm aus piezoelektrischem Materi al vorgesehen, der eine Unterschichtelektrode 4a und eine Oberschichtelektrode 4b auf beiden Hauptoberflächen als Paar von Anregungselektroden umfasst. Das Dünnfilm-Trägerbauglied 3 und periphere Abschnitte desselben definieren dadurch eine Membran 6. Bei dem piezoelektrischen Dünnfilm-Resonator 1, wie er in 5 gezeigt ist, kann das Dünnfilm-Trägerbauglied 3 unter Verwendung der Mikrobearbeitungstechnik dünn ausgestaltet sein, und der piezoelektrische AlN-Dünnfilm 5 kann mittels des Zerstäubungs- oder eines anderen geeigneten Prozesses dünn ausgestaltet sein, so dass die Hochfrequenzcharakteristika auf mehrere 100 MHz bis auf mehrere 1.000 MHz erweitert werden können.
  • Um Resonanzcharakteristika zu erzeugen, die bei den Temperaturcharakteristika der Resonanzfrequenz und bei den Antiresonanzcharakteristika überlegen sind, wurde ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator, wie er in 6 gezeigt ist, vorgeschlagen. 6 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines weiteren Beispiels eines herkömmlichen Dünnfilm-Resonators. Wenn der in 6 gezeigte piezoelektrische Dünnfilm-Resonator 7 mit dem in 5 gezeigten piezoelektrischen Dünnfilm-Resonator 1 verglichen wird, ist ein Dünnfilm 8, der aus SiO2, Si3N4, Al2O3 oder ZnO hergestellt ist, als obere Schicht des Si-Substrats 2 gebildet.
  • Um die piezoelektrischen Dünnfilm-Resonatoren 1 und 7, wie sie in den 5 und 6 gezeigt sind, zu verwirklichen, muss die Beanspruchung der gesamten Vorrichtung dahin gehend gesteuert werden, dass sie nicht die Membran 6 zerstört. Da der Dünnfilm aus SiO2 eine starke Komprimierbarkeit aufweist, die Dünnfilme aus Si3N4 und Al2O3 eine starke Zugdehnungseigenschaft aufweisen, und so weiter, muss die Eigenspannung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 5 gesteuert werden.
  • Man sagt, dass, damit bei dem piezoelektrischen AlN-Dünnfilm eine hervorragende Piezoelektrizität erzielt wird, die C-Achse vorzugsweise in der zu dem Substrat senkrechten Richtung orientiert ist und die Halbwertsbreite der Schwankungskurve vorzugsweise gering ist, wie z.B. in „Acoustic Wave Technology Handbook" beschrieben ist, das von der Japanischen Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaft (Japan Society for the Promotion of Science), 150th Committee on Acoustic Wave Technology, geschrieben und von Ohmsha, Ltd., 1991, herausgegeben wurde. Allgemein wird in dem Fall, in dem der piezoelektrische AlN-Dünnfilm anhand des Zerstäubungsverfahrens gebildet wird, ein hervorragender Film mit bevorzugter C-Achse-Orientierung an einer Niedriggasdruckregion, d.h. an einem Film, der einen Druck von 0,6 Pa oder weniger erzeugt, erzeugt, wie z.B. bei J. Mater. Res., Vol. 12, Nr. 7, S. 1850 (1997) von A. Rodriguetz-Navarro, W. Otano-Rivera, J. M. Garcia-Ruiz, R. Messier und L. J. Pilione beschrieben ist. Da dagegen der Abklopfeffekt an der Niedriggasdruckregion stark ist, weist der gebildete piezoelektrische AlN-Dünnfilm eine starke Komprimierbarkeit auf. Somit wurde die Eigenspannung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms während der Filmbildung bisher mit dem Gasdruck gesteuert.
  • Wenn jedoch der Gasdruck während der Filmbildung erhöht wird, wird die Bevorzugte-Orientierung-Eigenschaft des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms verringert, und als Begleiterscheinung dessen ist auch die Resonanzcharakteristik verringert. Folglich weisen die Eigenspannung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms, die durch den Gasdruck gesteuert wird, und die Bevorzugte-Orientierung-Eigenschaft eine Kompromissbeziehung auf, so dass es nicht möglich war, die Eigenspannung zu steuern und gleichzeitig die Bevorzugte-Orientierung-Eigenschaft auf einem hohen Niveau zu halten.
  • Engelmark et al., J. Vac. Sci. Technolg. A 18(4), Jul/Aug 2000, S. 1609 et seq., beschreibt ein Wachstum von polykristallinen AlN-Filmen auf einem Substrat, das ein thermisch oder chemisch aufgedampftes Oxid umfasst. Bei dem Aufwachsprozess wurde eine Abgabeleistung einer Zerstäubungsvorrichtung im Bereich zwischen 200 und 450 W variiert, und der Prozessdruck wurde zwischen 2,5 und 25 mTorr variiert. Die Temperatur des Substrats wurde zwischen 60°C und 400°C gehalten. Optimale Bedingungen umfassen eine volle Breite bei einem halben Maximum (Halbwertsbreite) der Schwankungskurve von 1,62° und einer Beanspruchung von 400 Mpa.
  • Okano et al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol 31, 1992, S. 3446–3451, beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von C-Achse-orientierten AlN-Dünnfilmen durch Zerstäuben bei einer HF-Leistung von 1.000 W und einer N2-Konzentration von 50 der Gesamtkonzentration an RArN2. Der Zerstäubungsvorgang führt zu einem Wachstum eines AlN-Films, der eine volle Breite bei einem halben Maximum von 1,3° aufweist. Der Zerstäubungsdruck wurde zwischen 2,0 mTorr und 8,3 mTorr variiert.
  • Naik et al., IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics and frequency control, Vol 47, S. 292 et seq., beschreibt Messungen von elektromechanischen C-Achse-Kopplungskonstanten als Funktion der AlN-Filmqualität. Die polykristallinen AlN-Filme werden durch ein bei niedriger Temperatur stattfindendes reaktives Zerstäuben aufgebracht, um ein Miniatur-Bandpassfilter zu erzeugen. Die Filme weisen eine volle Breite bei einem halben Maximum von weniger als 4° auf.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms zu schaffen, das verbesserte Charakteristika aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms, bei dem die Eigenspannung gesteuert ist, während die Bevorzugte-Orientierung-Eigenschaft hochgehalten wird.
  • Unter Betrachtung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann die Eigenspannung des Dünnfilms gesteuert werden, ohne die Bevorzugte-Orientierung-Eigenschaft des Dünnfilms zu ändern, indem das Stickstoffflussratenverhältnis des Ar und Stickstoff umfassenden Mischgases, das bei dem Zerstäubungsverfahren zum Bilden des Dünnfilmes verwendet wird, gesteuert wird.
  • Somit wird in dem Fall, in dem der Dünnfilm an zum Beispiel dem piezoelektrischen Resonator angebracht ist, die Auswirkung auf die Resonanzcharakteristika auf Grund der Veränderung der Bevorzugte-Orientierung-Eigenschaft des Dünnfilms sogar dann minimiert, wenn die Eigenspannung des Dünnfilms dahin gehend ausgewählt ist, ein Wölben und Reißen zu verringern.
  • Andere Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den folgenden ausführlichen Erläuterungen bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • 1 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines piezoelektrischen AlN-Dünnfilms, der gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
  • 2 ist ein Graph, der die Abhängigkeit der Eigenspannung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms von dem Stickstoffflussratenverhältnis zeigt;
  • 3 ist ein Graph, der die Abhängigkeit der bevorzugten C-Achsen-Orientierung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms von dem Stickstoffflussratenverhältnis zeigt;
  • 4 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines piezoelektrischen AlN-Dünnfilm-Resonators, der unter Verwendung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
  • 5 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Beispiels eines herkömmlichen piezoelektrischen Dünnfilm-Resonators; und
  • 6 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines weiteren Beispiels eines herkömmlichen piezoelektrischen Dünnfilm-Resonators.
  • 1 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines piezoelektrischen AlN-Dünnfilms, der gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Ein piezoelektrischer AlN-Dünnfilm 10, wie er in 1 gezeigt ist, ist auf einem Substrat 12 gebildet, das vorzugsweise aus beispielsweise Si oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist. In diesem Fall ist der piezoelektrische AlN-Dünnfilm 10 vorzugsweise unter Verwendung einer HF-Magnetron-Zerstäubungsvorrichtung gebildet, die ein Al-Target umfasst und ein Mischgas verwendet, das Ar und Stickstoff umfasst. Der piezoelektrische AlN-Dünnfilm 10 wird bei einer Temperatur des Substrats 12, die etwa 100°C beträgt, mit einer HF-Leistung der Vorrichtung von 100 W und bei einem Stickstoffflussratenverhältnis von etwa 5 % bis etwa 90 % gebildet.
  • Die Abhängigkeit der Eigenspannung und der bevorzugten C-Achse-Orientierung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 10, der wie oben beschrieben gebildet ist, von dem Stickstoffflussratenverhältnis ist in 2 und 3 mit Graphen gezeigt.
  • Die Eigenspannung σ wurde aus der Beziehung berechnet, die durch Formel 1 zwischen dem Welligkeitsgrad δ des Substrats 12 vor und nach der Bildung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 10, der Messungsentfernung 1 des Welligkeitsgrades, der Filmdicke d des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 10, des Elastizitätsmoduls E des Substrats 12, der Dicke t des Substrats 12 und der Poisson-Zahl p des Substrats 12 dargestellt ist. σ = 4Et2δ/3d(1 – p)L2 Formel 1
  • Bezüglich der bevorzugten C-Achse-Orientierung wurde die Halbwertsbreite der (002) Schwankungskurve der Röntgenbeugung gemessen.
  • Wie aus den in 2 und 3 gezeigten Graphen deutlich hervorgeht, kann die Eigenspannung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 10 bei dem Stickstoffflussratenverhältnis von etwa 10 % bis etwa 75 % innerhalb der Bandbreite von etwa ±1 GPa gesteuert werden, wohingegen die bevorzugte C-Achse-Orientierung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 10 in einer hohen, stabilen Region von etwa 1,4° bis etwa 1,6° liegt.
  • Somit kann bei diesem piezoelektrischen AlN-Dünnfilm 10 die Eigenspannung gesteuert werden, wohingegen die bevorzugte C-Achse-Orientierung hoch gehalten wird, indem das Stickstoffflussratenverhältnis, das ein Filmbildungsparameter ist, gesteuert wird.
  • 4 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines piezoelektrischen AlN-Dünnfilm-Resonators, der gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Ein piezoelektrischer Dünnfilm-Resonator 20, wie er in 4 gezeigt ist, umfasst ein Si-Substrat 22.
  • Auf dem Si-Substrat 22 sind ein Dünnfilm 24, der vorzugsweise aus SiO2, Si3N4 oder Al2O3 oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, eine Unterschichtelektrode 26a, ein Dünnfilm 28 aus piezoelektrischem AlN-Material, der vorwiegend AlN als piezoelektrischen Dünnfilm umfasst, und eine Oberschichtelektrode 26b in der zuvor erwähnten Reihenfolge gebildet. In diesem Fall ist der Dünnfilm 24 vorzugsweise über die gesamte obere Oberfläche des Si-Substrats 22 gebildet. Die Unterschichtelektrode 26a ist auf einem Abschnitt gebildet, der den mittigen Abschnitt auf der oberen Oberfläche des Dünnfilms 24 umfasst. Der piezoelektrische AlN-Dünnfilm 28 ist auf den oberen Oberflächen des Dünnfilms 24 und der Unterschichtelektrode 26a gebildet, die dem Abschnitt entsprechen, der den mittigen Abschnitt des Dünnfilms 24 umfasst. Die Oberschichtelektrode 26b ist auf der oberen Oberfläche des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 28 gebildet, die dem Abschnitt entspricht, der den mittigen Abschnitt des Dünnfilms 24 umfasst. In diesem Fall wird der piezoelektrische AlN-Dünnfilm 28 unter den Bedingungen gebildet, die dieselben sind wie diejenigen, die existieren, wenn der piezoelektrische AlN-Dünnfilm 10, der in der zuvor erwähnten 1 gezeigt ist, gebildet wird. In Bezug auf die anderen werden der Dünnfilm 24, die Unterschichtelektrode 26a und die Oberschichtelektrode 26b vorzugsweise durch Zerstäubung, Dampfabscheidung oder einen anderen geeigneten Prozess gebildet.
  • Eine Membran 30 wird auf dem Substrat 22 dadurch gebildet, dass der Teil desselben, der dem mittigen Abschnitt des Dünnfilms 24 entspricht, mittels eines anisotropen Ätzens, RIE (Reactive Ion Etching, reaktives Ionenätzen) oder eines anderen geeigneten Prozesses von der rückseitigen Oberfläche desselben beseitigt wird.
  • Bei diesem piezoelektrischen Dünnfilm-Resonator 20 können stabile Resonanzcharakteristika, bei denen der elektromechanische Kopplungskoeffizient k2 etwa 30 % oder mehr des Gesamten beträgt, sogar dann an den Tag gelegt werden, wenn die Eigenspannung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 28 gesteuert wird, um die Spannungen von SiO2, das eine starke Komprimierbarkeit aufweist, und Si3N4, Al2O3, oder eines anderen geeigneten Materials, das eine starke Zugdehnungseigenschaft aufweist, welche als Dünnfilm 24 verwendet werden, zu verringern, da die Veränderung der Bevorzugte- Orientierung-Eigenschaft des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 28 gering ist.
  • Ferner kann bei diesem piezoelektrischen Dünnfilm-Resonator 20 das Filmdickenverhältnis des Dünnfilms 24 relativ zu dem piezoelektrischen AlN-Dünnfilm 28 dahin gehend eingestellt werden, die Resonanzcharakteristika, z.B. die Temperaturcharakteristika der Resonanzfrequenz, zu verbessern, obwohl die Einstellung der Wölbung der Membran 30 auf Grund der Veränderung des Filmdickenverhältnisses mit der Eigenspannung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 28 gesteuert werden kann.
  • Bei diesem piezoelektrischen Dünnfilm-Resonator 20 kann also eine Veränderung der Resonanzcharakteristika auch dann im Wesentlichen eliminiert werden, wenn die Eigenspannung des piezoelektrischen AlN-Dünnfilms 28 dahin gehend gesteuert wird, die Wölbung des Membranteils 30 zu minimieren.
  • Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf die Dünnfilme aus piezoelektrischem Material angewendet werden, sondern auch auf andere Dünnfilme, z.B. Dünnfilme aus dielektrischem Material und Dünnfilme aus magnetischem Material sowie andere Dünnfilme.
  • Außerdem kann die vorliegende Erfindung auf piezoelektrische Dünnfilm-Resonatoren angewandt werden, wie oben beschrieben ist, die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf andere elektronische Komponenten, z.B. Filter, Sensoren und Betätigungsglieder, angewendet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Eigenspannung gesteuert werden, während die Bevorzugte-Orientierung-Eigenschaft bei den Dünnfilmen, beispielsweise den Dünnfilmen aus piezoelektrischem Material, die für die elektronischen Komponenten, z.B. die piezoelektrischen Dünnfilm-Resonatoren, verwendet werden, hochgehalten wird.

Claims (5)

  1. Ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilms (10; 28), das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Substrats (12; 22); und Bilden eines Dünnfilms (10; 28) auf dem Substrat (12; 22) unter Verwendung eines Mischgases aus Ar und Stickstoff, derart, dass der Dünnfilm (10; 28) ein AlN-Material umfasst, wobei die Kristallinität die bevorzugte C-Achsen-Orientierung ist, die Halbwertsbreite einer Schwankungskurve 1,4° bis 1,6° beträgt und eine Eigenspannung im Bereich von ±1 GPa liegt; wobei der Dünnfilm bei einer Temperatur des Substrats (12; 22) von etwa 100°C mit einer HF-Leistung von 100 W mittels eines Zerstäubungsprozesses gebildet wird, wobei das Mischgas ein Stickstoffflussratenverhältnis von 5 % bis 90 % aufweist, wobei die Stickstoffflussrate ein Verhältnis einer Stickstoffflussrate relativ zu der Summe einer Ar-Flussrate und der Stickstoffflussrate ist.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Dünnfilm (10; 28) entweder ein piezoelektrischer Dünnfilm, ein dielektrischer Dünnfilm und/oder ein Dünnfilm aus magnetischem Material ist.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Substrat (12; 22) aus Si hergestellt ist.
  4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner die Schritte des Bildens eines Dünnfilms (24), der entweder aus SiO2, Si3N4 oder Al2O3 hergestellt ist, einer Unter schichtelektrode (26a), des Bildens des Dünnfilms (28) und einer Oberschichtelektrode (26b), die in dieser Reihenfolge angeordnet sind, umfasst.
  5. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner den Schritt des Bildens einer Membran (30) auf dem Substrat (12; 22) umfasst.
DE2001620052 2000-07-19 2001-07-06 Dünnschicht, Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht und elektronische Komponente Expired - Lifetime DE60120052T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000219619A JP3509709B2 (ja) 2000-07-19 2000-07-19 圧電薄膜共振子及び圧電薄膜共振子の製造方法
JP2000219619 2000-07-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60120052D1 DE60120052D1 (de) 2006-07-06
DE60120052T2 true DE60120052T2 (de) 2006-10-26

Family

ID=18714365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2001620052 Expired - Lifetime DE60120052T2 (de) 2000-07-19 2001-07-06 Dünnschicht, Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht und elektronische Komponente

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20020008443A1 (de)
EP (1) EP1174525B1 (de)
JP (1) JP3509709B2 (de)
KR (1) KR20020007212A (de)
DE (1) DE60120052T2 (de)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6521100B2 (en) * 2001-02-02 2003-02-18 Nokia Mobile Phones Ltd Method of producing a piezoelectric thin film and bulk acoustic wave resonator fabricated according to the method
JP2004048639A (ja) * 2002-05-17 2004-02-12 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子及びその製造方法等
US6906451B2 (en) 2002-01-08 2005-06-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric resonator, piezoelectric filter, duplexer, communication apparatus, and method for manufacturing piezoelectric resonator
JP2004221622A (ja) * 2002-01-08 2004-08-05 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子、圧電フィルタ、デュプレクサ、通信装置および圧電共振子の製造方法
KR20030064530A (ko) * 2002-01-28 2003-08-02 엘지이노텍 주식회사 박막 용적 공진기
US6548937B1 (en) * 2002-05-01 2003-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Array of membrane ultrasound transducers
JP4240445B2 (ja) * 2002-05-31 2009-03-18 独立行政法人産業技術総合研究所 超高配向窒化アルミニウム薄膜を用いた圧電素子とその製造方法
JP2004297693A (ja) 2003-03-28 2004-10-21 Fujitsu Media Device Kk 弾性表面波デバイスの製造方法及び弾性表面波デバイス
US20050148065A1 (en) * 2003-12-30 2005-07-07 Intel Corporation Biosensor utilizing a resonator having a functionalized surface
JP2007241018A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Epson Toyocom Corp 全反射ミラー
KR100950020B1 (ko) * 2007-06-28 2010-03-29 충남대학교산학협력단 ＡｌＮ 기판 상에 증착된 Ｔｉ(Ｎ) 박막저항체를 이용한 감쇠기
US8513863B2 (en) 2009-06-11 2013-08-20 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Piezoelectric resonator with two layers
JP5471612B2 (ja) * 2009-06-22 2014-04-16 日立金属株式会社 圧電性薄膜素子の製造方法及び圧電薄膜デバイスの製造方法
WO2011142845A2 (en) * 2010-01-20 2011-11-17 Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona Acting For And On Behalf Of Arizona State University Film bulk acoustic wave resonator-based high energy radiation detectors and methods using the same
DE102011114670A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip
DE102011114671A1 (de) 2011-09-30 2013-04-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip
WO2016072270A1 (ja) * 2014-11-05 2016-05-12 株式会社村田製作所 圧電デバイス
GB2555835B (en) * 2016-11-11 2018-11-28 Novosound Ltd Ultrasound transducer
CN114901855A (zh) * 2019-12-31 2022-08-12 应用材料公司 用于沉积压电材料的方法和装置
CN111809154B (zh) * 2020-06-23 2021-07-23 奥趋光电技术(杭州)有限公司 一种制备高质量硅基氮化铝模板的方法
CN112760615B (zh) * 2020-12-17 2023-04-28 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种二氧化硅薄膜及其低温制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5748820A (en) * 1980-09-05 1982-03-20 Murata Mfg Co Ltd Surface acoustic wave element
JPS62214167A (ja) * 1986-03-17 1987-09-19 Nec Corp 圧電薄膜の製造方法
US4961820A (en) * 1988-06-09 1990-10-09 Fujitsu Limited Ashing method for removing an organic film on a substance of a semiconductor device under fabrication
JPH03175811A (ja) * 1989-12-05 1991-07-30 Sanyo Electric Co Ltd 弾性表面波素子
JPH03140684A (ja) * 1990-09-28 1991-06-14 Toto Ltd 水栓
JP2789806B2 (ja) * 1990-09-28 1998-08-27 松下電器産業株式会社 軟磁性窒化合金膜の作製方法
JP3110491B2 (ja) * 1991-05-17 2000-11-20 ティーディーケイ株式会社 ダイヤモンド状膜を用いた表面弾性波素子
US5370299A (en) 1992-04-23 1994-12-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Bonding tool having diamond head and method of manufacturing the same
JPH06284654A (ja) * 1993-03-25 1994-10-07 Fuji Electric Co Ltd 高圧回転機巻線の絶縁処理方法
US5370029A (en) * 1993-06-01 1994-12-06 Kramer; Justin Electromagnetically operated valve
JPH07141693A (ja) * 1993-09-22 1995-06-02 Toshiba Corp 情報記録媒体
JPH07316809A (ja) 1994-05-27 1995-12-05 Fine Ceramics Center 窒化アルミニウム薄膜の製造方法
JPH08148957A (ja) * 1994-11-18 1996-06-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 圧電薄膜ウェハーおよびその製造法
JP3716440B2 (ja) 1995-03-01 2005-11-16 住友電気工業株式会社 ホウ素含有窒化アルミニウム薄膜および製造方法
JP4142753B2 (ja) * 1996-12-26 2008-09-03 株式会社東芝 スパッタターゲット、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法
KR19980083268A (ko) * 1997-05-13 1998-12-05 윤덕용 산화아연/질화알루미늄 2층박막을 이용한 탄성표면과 필터 제조방법
JP3813740B2 (ja) * 1997-07-11 2006-08-23 Ｔｄｋ株式会社 電子デバイス用基板
US6312568B2 (en) * 1999-12-07 2001-11-06 Applied Materials, Inc. Two-step AIN-PVD for improved film properties

Also Published As

Publication number Publication date
US20030141788A1 (en) 2003-07-31
EP1174525B1 (de) 2006-05-31
JP3509709B2 (ja) 2004-03-22
DE60120052D1 (de) 2006-07-06
JP2002043646A (ja) 2002-02-08
US6931701B2 (en) 2005-08-23
KR20020007212A (ko) 2002-01-26
US20020008443A1 (en) 2002-01-24
EP1174525A2 (de) 2002-01-23
EP1174525A3 (de) 2002-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60120052T2 (de) Dünnschicht, Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht und elektronische Komponente
DE112010002790B4 (de) HERSTELLUNGSVERFAHREN FüR EINE PIEZOELEKTRISCHE SCHICHT SOWIE MITDEM HERSTELLUNGSVERFAHREN HERGESTELLTE PIEZOELEKTRISCHE SCHICHT
DE10330136B4 (de) Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10254611B4 (de) Kristalloszillator und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102014107592B4 (de) Bulk-Akustik-Wave Resonator mit piezoelektrischer Schicht mit variierenden Mengen an Dotiermittel
DE102008025691B4 (de) Piezoelektrischer Dünnfilm, piezoelektrisches Material und Herstellungsverfahren für piezoelektrischen Dünnfilm
DE60223620T2 (de) Verfahren und System zur Abstimmung auf Wafer-Ebene von akustischen Volumenwellenresonatoren und Filter
DE102011004528B4 (de) Akustische Kopplungsschicht für gekoppelte Resonator Filter und Verfahren zum Fabrizieren einer akustischen Kopplungsschicht
DE102006003845B3 (de) Piezoakustischer Dünnfilmresonator mit dielektrischer Zwischenschicht aus Titandioxid, Verfahren zum Herstellen des Dünnfilmresonators und Verwendung des Dünnfilmresonators
DE10142157A1 (de) Schallwellenresonator und Verfahren zum Betreiben desselben, um die Resonanz beizubehalten, wenn dieser Temperaturänderungen ausgesetzt wird
DE102009046875A1 (de) Lamb-Wellenvorrichtung
DE19854729C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenwellenbauelements und zum Einstellen von dessen Beriebsfrequenz
DE102018105290B4 (de) Schichtsystem, Herstellungsverfahren und auf dem Schichtsystem ausgebildetet SAW-Bauelement
WO2004066493A1 (de) Saw-bauelement mit verbessertem temperaturgang
DE112019000909T5 (de) Piezoelektrischer film, verfahren zum herstellen desselben, geschichteter piezoelektrischer filmkörper und verfahren zum herstellen desselben
DE102018217999A1 (de) Lithiumtantalat-Einkristallsubstrat, gebondetes Substrat, Herstellungsverfahren des gebondeten Substrats und eine akustische Oberflächenwellenvorrichtung, die das gebondete Substrat verwendet
DE102020128197A1 (de) Piezoelektrische dünnfilmvorrichtung
DE69935390T2 (de) Akustisches Oberflächenwellensubstrat mit hartem Kohlenstoff-Film
DE10202856B4 (de) Oberflächenakustikwellenvorrichtung
EP1301948B1 (de) Halbleiterbauelement mit einer piezo- oder pyroelektrischen schicht und dessen herstellungsverfahren
DE112006003620T5 (de) Resonanzbetätigungselement
DE10048373C2 (de) Piezoelektrische Keramiken und Verwendung derselben als Oberflächenwellenbauelemente
DE102010003129B4 (de) Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements auf einem Substrat
DE102012107155B4 (de) Topografische Struktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE102018131946A1 (de) Dünnfilm-SAW-Vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition