JP2001502136A - 薄膜バルク音波共振子（ｆｂａｒ）をウェーハ上で同調させる方法 - Google Patents

薄膜バルク音波共振子（ｆｂａｒ）をウェーハ上で同調させる方法

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Abstract

(57)【要約】 ウェーハ上に位置する薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)を同調させる方法である。ＦＢＡＲはそれぞれの厚みを有する複数の層からなっている。ＦＢＡＲは少なくとも１つの層の厚みの関数であるそれぞれの周波数で直列共振と並列共振の少なくととも一方を示す。本発明の方法の第１工程は、ＦＢＡＲが直列共振と並列共振の１つを示す周波数を測定することを含んでいる。次の工程は、測定された周波数と基準周波数との差異を最小限にするために変更する必要がある少なくとも１つの層の厚み数量(Ａ)を計算することを含んでいる。更に次の工程は少なくとも１つの層を数量(Ａ)だけ変更する工程ことを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)を ウェーハ上で同調させる方法 技術分野 本発明は薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)に関し、本発明は特にウェーハ上に 構成されたＦＢＡＲの直列および並列の共振周波数を同調させる方法に関する。 発明の背景 薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)は好適にはいわゆる“設計”厚さすなわち定 格厚さの許容範囲内にある厚さを有する層からなるように製造される。このよう にして、ＦＢＡＲは動作時には直列および並列の設計、すなわち“目標”共振周 波数のそれぞれの（例えば±１％である）許容誤差限度内にある直列および並列 の共振周波数（まとめて“共振周波数”とも呼ばれる）を示す。しかしＦＢＡＲ を形成する薄膜層には必ずしも再現性がないという事実により、これらの層は必 ずしも精密な設計厚さに形成されないことがある。その結果、例えば複数個のＦ ＢＡＲを製造した場合は、これらのＦＢＡＲには目標共振周波数の許容誤差限度 を超える共振周波数を示すものがある。 同じウェーハ上に製造された他のＦＢＡＲによって生じた共振周波数が±１％ の範囲内の直列および並列共振周波数を示すＦＢＡＲを有するウェーハを製造す るための、高品質の製造環境が従来から公知である。しかし、１つのウェーハ上 で製造されたＦＢＡＲは必ずしも、他のウェー ハ上で形成されたＦＢＡＲによって発生する共振周波数が前記範囲内にある共振 周波数を示すとは限らない。例えば、多数の別個のウェーハ上に形成されたＦＢ ＡＲの薄膜層の厚みが３％変動した場合、および各ＦＢＡＲが５層からなってい る場合、これらの素子の共振周波数には７％の変動が生ずることがある。共振周 波数がこのように変動する結果、多数のウェーハが設計共振周波数の許容差を超 える共振周波数を発生するＦＢＡＲを有することがある。例えば、多数の別のウ ェーハからのＦＢＡＲの共振周波数の標準偏差が±３％である場合、設計共振周 波数の±１％以内の範囲の共振周波数を発生するＦＢＡＲを有するウェーハは僅 か36％に過ぎない。残念ながら、このような不均一は一般にはＦＢＡＲをウェー ハから分離し、その共振周波数を測定した後でなければ判明しない。 このような問題点に鑑み、ＦＢＡＲがウェーハ上に形成された後で実施でき、 発生した共振周波数と対応する設計共振周波数との不均一が最小限になるように ＦＢＡＲが発生した共振周波数を調整、すなわち“同調”するために使用できる 技術を提供することが望ましいことが分かる。 水晶素子によって発生した共振周波数を同調させようと試みる公知の技術の１ つには、素子の選択された部分に機械的なマスクを通して金のような金属を蒸着 する技術が含まれている。残念ながら、この技術にはブリッジ構造のＦＢＡＲで 実施するには困難で、高価であるフォトリソグラフ（写真石版）技術が必要であ る。 このように、ＦＢＡＲが発生する共振周波数を安価で簡単に同調させる方法を 提供することも望ましい。発明の目的 本発明の目的の１つは、発生した共振周波数とそれぞれの設計共振周波数との 不均一が最小限になるように、薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)によって発生し た共振周波数を同調させる簡単で安価な方法を提供することにある。 本発明のその他の目的と利点は図面とその後の説明を検討することによって明 らかになる。 発明の大要 上記の、およびその他の問題点はウェーハ上の薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡ Ｒ)を同調させる方法によって解消され、かつ本発明の目的が達成される。 ＦＢＡＲはそれぞれの厚みを有する複数の層からなり、少なくとも１つの層の 厚みの関数であるそれぞれの周波数で直列共振と並列共振のうちの少なくとも一 方を示す。本発明の方法はＦＢＡＲが直列共振と並列共振の一方を示す周波数を 測定する第１の工程を含んでいる。次の工程には、測定された周波数といわゆる “設計”周波数、すなわち基準周波数との差異を最小限にするために必要な、少 なくとも１つの層の厚みを変更する数量(Ａ)を計算することが含まれる。 次の工程には、少なくとも１つの層の厚みを(Ａ)の数量だけ変更することが含 まれる。好適には、この工程は層から材料を除去するために実施される。材料を 加えることによっても同調を達成できるものの、層に材料を加えるとＦＢＡＲ内 で短絡が発生することがあるので、短絡をなくするには追加された材料の一部を 除去する余分な 工程が必要になる。 少なくとも１つの層の厚みを変更する工程の結果、測定された周波数と基準周 波数との差異が最小限になる。 本発明に基づいて、少なくとも１つの層とは上部電極と薄膜層のうちの一方で ある。少なくとも１つの層が上部電極である場合は、厚み変更工程は例えばフッ 素プラズマまたは塩素プラズマの一方の中で上部電極をエッチングすることによ って行われる。 ウェーハ上に複数個のＦＢＡＲを構成する場合は、上記の測定工程は選択され た１つのＦＢＡＲが直列共振と並列共振の一方を示す周波数を測定することによ って行われる。次に、測定された周波数の平均値が計算される。次の工程には、 測定周波数の計算された平均値と基準周波数との差異を最小限にするために必要 である、各々の選択されたＦＢＡＲの少なくとも１つの層の厚みの変更量(Ａ)を 計算することが含まれる。 その後、複数個のＦＢＡＲの各々の少なくとも１つの層の厚みが(Ａ)の量だけ 変更される。このようにして、複数個のＦＢＡＲをウェーハ上で同調させること ができる。その他の工程にはウェーハを個々のＦＢＡＲチップに切断したり、ダ イシングすることが含まれる。 本発明の方法を単一ウェーハのＦＢＡＲに適用することに加えて、本発明の方 法は複数個のウェーハがある場合にも実施することができる。この場合、各々の ウェーハのＦＢＡＲを同調させるために上記の工程を実施できる。このようにし て、各々のウェーハを個々に同調して、ウェーハのそれぞれのＦＢＡＲが設計共 振周波数の±１％の誤差限度内の範囲の共振周波数を示すようにすることがで きる。 複数個のウェーハのＦＢＡＲによって示される直列共振周波数の標準偏差が３ ％であるような例では、目標共振周波数を4.5％下回る共振周波数を発生するよ うにＦＢＡＲを設計することによって、ウェーハの99.7％までを良好に同調させ ることができる。この例の標準偏差曲線を図11に示してある。 本発明の別の側面では、それぞれのＦＢＡＲの一部に誘電材料層を加えること によってＦＢＡＲの同調を達成してもよい。誘電材料をＦＢＡＲ上に蒸着した後 、材料の一部が電極の接点パッドを覆っていることがある。このような場合は、 接点パッドにワイヤを結線できるように蒸着材料の上記の部分が除去される。 図面の簡単な説明 本発明の上記の、およびその他の特徴は添付図面を参照して以下の本発明の詳 細な説明を読むことによってより明らかにされる。 図１はウェーハ上に構成された薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)によって発生 する直列共振周波数と並列共振周波数の少なくとも一方を同調させるために、本 発明に従って実施される方法の流れ図を示している。 図２はウェーハ上に形成された“設計”ＦＢＡＲの実施例の断面図であり、Ｆ ＢＡＲは定格厚み、すなわち設計厚みを有する層から構成されている。 図３aはウェーハ上に構成されたＦＢＡＲの実施例の部分の断面図であり、上 部電極層の厚みＴを示している。 図３bはウェーハ上に形成されたＦＢＡＲの実施例を示し ており、ＦＢＡＲは薄膜保護層を備えている。 図４は図１の方法を実施した後の図３aのＦＢＡＲとウェーハとを示している 。 図５はＦＢＡＲの上部電極の厚みと、ＦＢＡＲによって発生される直列共振周 波数との関係を示したグラフである。 図６aはウェーハ上に構成されたＦＢＡＲの断面図を示しており、厚みがＴ１ である薄膜層が示されている。 図６bは図１の方法を実施した後の図６aのＦＢＡＲとウェーハとを示している 。 図７は上部に複数個のＦＢＡＲが形成されたウェーハの実施例である。 図８はＦＢＡＲによって発生される直列共振周波数と並列共振周波数の少なく とも一方を同調させるために本発明に従って実施される方法の流れ図を示してお り、前記の同調はＦＢＡＲの選択された部分に誘電材料を加えることによって達 成される。 図９はＦＢＡＲの選択された部分の上が開かれた機械的マスクを通して誘電材 料が蒸着される、図８の方法の１工程の例を示している。 図10はＦＢＡＲによって発生される直列共振周波数と、酸化亜鉛(ZnO)製の誘 電材料の迫加層の種々の厚みとの関係を示したグラフである。 図11は本発明の方法が採用された実施例の標準偏差曲線である。 発明の詳細な説明 ウェーハ上に薄膜バルク音波共振子（以下“ＦＢＡＲ”と呼ぶ）を製造しても 、定格、すなわち“設計”共振周 波数の許容誤差限度（例えば１％以内）内にある実際の並列および直列共振周波 数（まとめて“共振周波数”とも呼ばれる）を生ずるＦＢＡＲを必ずしも常に製 造できる訳ではない。ＦＢＡＲを形成する層の厚みと、これらの層を形成する材 料の種煩はＦＢＡＲが共振する周波数に少なくとも部分的に影響するので、ＦＢ ＡＲの設計上の層の厚みと実際の厚みとのあいだに生じる不均一の結果、設計共 振周波数と実際の共振周波数との間に不均一が生ずることがある。 発明者は、ウェーハ上に形成される個々のＦＢＡＲの構造を変更することによ って、ウェーハをダイシングする前に、設計直列共振周波数または並列共振周波 数のそれぞれの許容誤差限度（例えば１％以内）内にある直列または並列共振周 波数を生ずるように、ＦＢＡＲを“同調”することができることを認識した。こ のようにして、発明者は上記の同調を行う安価な方法を開発した。 本発明の好適な方法に従って、複数のＦＢＡＲの中の個々のものの上部電極層 の厚みを薄くすることによってＦＢＡＲが同調される。この方法は、この方法を 実施する流れ図と、設計寸法、すなわち基準寸法を有するＦＢＡＲ19の実施例の 断面図をそれぞれ示した図１および図２を参照することで理解されよう。当該の 方法は後述する多くの工程からなっている。ＦＢＡＲ19はウェーハ20上に構成さ れた上部電極28と、下部電極24と、圧電層26と、ブリッジ、すなわち“薄膜”層 22とからなっている。説明上の目的で、ＦＢＡＲ19は“設計基準ＦＢＡＲ”と記 載され、実際のＦＢＡＲがそれに基づいて製造される設計バージョン、もしくは モデルバージョンのＦＢＡＲを表している。１つの実施 例では、ＦＢＡＲ19は、(ａ)上部および下部電極24と28の各々が厚さ300nmのモ リブデン(Mo)からなり、(ｂ)圧電層26が厚さ2060nmの酸化亜鉛(ZnO)からなり、 かつ(ｃ)ブリッジ層22が厚さ400nmの酸化シリコン(SiO2)からなるように設計さ れるものと想定されている。更に、ＦＢＡＲ19が954.6MHzの周波数で直列共振を 有するように設計されるものと想定されている。 処理プロセスの第１工程が図１のブロック10によって示されている。この工程 のために、選択されたＦＢＡＲが直列共振周波数と並列共振周波数の一方を示す 周波数を測定するため、単一のウェーハ上に製造された選択された数のＦＢＡＲ でサンブル測定が行われる。選択されるＦＢＡＲの数と所在位置は、後述するよ うに測定された周波数の代表的な平均値を得るために充分な数の測定がなされる 限り、無作為選択でもよく、またはある特定の判断基準に基づいて選択してもよ い。測定は任意の適宜な方法で行えばよい。例えば、選択された各ＦＢＡＲを、 印加された信号に応答してＦＢＡＲの周波数応答を測定するためのデバイスと結 合されたウェーハ・プローブと接続してもよい。印加される信号の周波数は、Ｆ ＢＡＲがその直列または並列の特性共振周波数を示すまで必要に応じて変更され る。説明上の目的で、この工程は選択されたウェーハの直列共振周波数を測定す るために実施されるものと想定する。 図７はダイシングされる前のウェーハ20の例を示している。ウェーハ20上に複 数個のＦＢＡＲが製造される。各々のＦＢＡＲは図７では正方形で示されている 。代表的な１つのＦＢＡＲには“19”の表示がなされている。“×”の表記が あるＦＢＡＲは測定用に選択されたＦＢＡＲを示している。 選択されたＦＢＡＲが示す測定された直列共振周波数に基づいて、その後、こ れらの周波数の平均値が計算される。単一のウェーハ上に位置するＦＢＡＲは一 般的にはウェーハ上に位置する他のＦＢＡＲの共振周波数の１％内にあるので、 計算された平均値はウェーハ上に位置する各々のＦＢＡＲの直列共振周波数を代 表するものと見なしてもよい。 図３aはウェーハ20の一部上に構成されたＦＢＡＲ19'を示している。説明上の 目的で、ＦＢＡＲ19'が計算された平均の直列共振周波数を生ずるＦＢＡＲを表 すものと見なす。更に説明上の目的で、ＦＢＡＲ19'を“実際の代表的なＦＢＡ Ｒ19'”と表記する。例えばＦＢＡＲ19'の製造プロセス中の精密ではない層形成 により、ＦＢＡＲ19'を形成する層の厚みがＦＢＡＲ19を形成する層の厚みとは 異なっていると見られることを除いては、ＦＢＡＲ19'は、図２の設計上の代表 的なＦＢＡＲ19と同類の素子から構成されている。図３aは更に厚みがＴの実際 の代表的なＦＢＡＲ19'の上部電極28をも示している。 ブロック11で示されている次の工程用には、計算された直列共振周波数の平均 値が（図１では“基準共振周波数”とも呼ばれている）設計上の直列共振周波数 （例えば954.6MHz”の許容誤差限度（例えば±１％以内）にあるか否かが判定さ れる。計算された直列共振周波数の平均値が設計上の直列共振周波数の許容誤差 限度内にある場合は、次にウェーハがチップへと切断され（ブロック18）、それ 以上の工程を実施する必要はない。 しかし、１つの例では、計算された平均共振周波数が 954.6MHzの設計直列共振周波数の許容誤差限度(±１％)以内にない、約917MHzで あるものと想定してある。従って、ウェーハ上に位置しているＦＢＡＲの少なく とも相当数が設計厚さの許容差以内にない厚みを有する層からなっているものと 結論づけることができる。このような場合は、次にブロック12および14で示した 更に別の処理プロセスが実行される。 ブロック12で示した工程は、ＦＢＡＲによって生ずる直列共振周波数と、ＦＢ ＡＲの上部電極の種々の厚みとの関連を示したグラフである図５を参照して理解 されよう。グラフから理解できるように、各々の特定の直列共振周波数の逆数は 上部電極の対応する特定の厚みの関数である。この関係は実際には一次関数であ り、“30”と表記した線によって示されている。デバイスの厚さに関するモデリ ングは、バラト、ヘンリー エル．ベルトーニ、およびテオドール タミール共 著の論文“マイクロ波ネットワーク方式による積層水晶フィルタの体系的設計” （IEEE紀要、マイクロ波理論技術、MTT22巻、14−25ページ、1974年１月刊）に 記載されている技術を含む、任意の適宜の技術を利用して実施できることに留意 されたい。 図５に示した関係は、ＦＢＡＲの直列共振周波数を設計直列周波数の許容誤記 限度（例えば±１％以内）内に同調させるために、ウェーハ上のＦＢＡＲの上部 電極から除去する必要がある材料の数量（“数量(Ａ)”とも呼ばれる）を決定す るために用いられる。これは下記の態様で達成される。すなわち、917MHzである と計算された平均直列共振周波数を用いて、この周波数に対応する上部電極 の厚みが図５に示した一次関係式から補間される。例えば、917MHzの共振周波数 は、上部電極の厚みが約386nmである場合に生ずることが判る。図５からは更に 、954.6MHzである設計、すなわち“目標”直列共振周波数に日として直列共振周 波数を達成するには、上部電極の厚みを86nmだけ薄くして、約300nmの厚みにす る必要があることも判る。実施された実際の計算は、厚さのこのように薄くする ことによって目標周波数よりも0.29％(すなわち１％未満)上回る957.42MHzの共 振周波数が生じるものと想定している。この工程は例えばコンピュータ・プログ ラムのような任意の適宜の手段で行ってもよいことに留意されたい。 次の処理工程は図１のブロック14に示されている。この工程中、例えば、後述 するようにフッ素プラズマ（以下では“Ｆプラズマ”と呼ぶ）を用いたドライエ ッチングによってウェーハ上の各ＦＢＡＲの上部電極から材料が除去される。こ の工程を実施する前に、エッチング・プロセスによって影響を受けないようにＦ ＢＡＲと、エッチングされないウェーハの部分を保護してもよい。例えば、ＦＢ ＡＲの領域、およびエッチングされないウェーハの領域の上にＦプラズマ中で侵 されない材料をスパッタリングしてもよい。次に、例えば窒化アルミニウム(AIN )、アルミニウム(Al)または酸化亜鉛(ZnO)を含む材料を適宜にパターン形成して 、保護薄膜層31を形成する（図３b）。 その後、ウェーハ上のそれぞれ個々のＦＢＡＲの上部電極を例えばＦプラズマ 中でエッチングすることによって、ブロック12で示した工程で計算された数量( Ａ)(例えば8 6nm)だけ上部電極の厚みを薄くする。図４は上部電極の厚みＴをＴ'の厚さまで( Ａ)の量だけ薄くした後の、実際の代表的なＦＢＡＲ19'の例を示している。 共通のウェーハ上に位置するＦＢＡＲは一般的にはウェーハ上の位置する他の ＦＢＡＲの共振周波数の１％以内の共振周波数を示すので、（直列共振周波数で 計算した平均値に基づき）ＦＢＡＲの上部電極の厚みを減らすことによって、そ れぞれのＦＢＡＲは設計直列共振周波数にほぼ等しく、かつ少なくとも設計直列 共振周波数の±１％の誤差限度内にある直列共振周波数を生ずるようになる。こ のようにして、ウェーハ上の各ＦＢＡＲは同時に同調される。説明上の目的で、 同調されたＦＢＡＲを有するウェーハは“同調されたウェーハ”と呼ぶことにす る。 上部電極の厚みを薄くした結果は選択された数のＦＢＡＲの直列共振周波数を 再測定し（ブロック10）、その後、前述したと同様の方法で上記の測定された周 波数の平均値を計算することによって確認できる。再測定された直列共振周波数 で計算した平均値が目標直列共振周波数の許容誤差限度内にあることが判定され た場合は（ブロック11）、上部電極を厚みを減らすためにそれ以上のドライエッ チングは必要なく、その後でウェーハをチップ状に切断してもよい（ブロック18 ）。これらの周波数の計算された平均値が許容誤差限度を超えているものと判定 された場合は、ＦＢＡＲが良好に同調したことが判定されるまで、次にブロック 12、14および10で示した工程が再度実施される。その後、ウェーハ20をチップ状 に切断してもよい（ブロック18）。 この説明は例示することを意図したものであり、本発 明の範囲を限定するものではないことに留意されたい。例えば、上記の方法を既 に切断されたウェーハの一部の上に位置する単一のＦＢＡＲに実施してもよい。 この場合は、直列共振周波数の平均値を得るための計算は実施する必要がなく、 単一のＦＢＡＲによって生ずる直列（または並列）共振周波数の測定に基づいて のみ上記工程を実施すればよい。更に一例として、選択された数のＦＢＡＲの直 列共振周波数を測定し、同調させるのではなく、これらのデバイスの並列共振周 波数を測定し、同調させることによって上記の方法を実施してもよい。更に、Ｆ プラズマの代わりに塩素プラズマを利用して、または上部電極を形成する材料の 性質に応じた任意の適宜の材料除去方法を利用して上部電極のエッチングを行っ てもよい。更に、図２、３a、３bおよび４に示したＦＢＡＲおよび、後述する図 ６aおよび６bに示したＦＢＡＲは例示目的を意図したものであり、本発明の方法 は任意の別の種類のＦＢＡＲ構造でも実行できることを理解されたい。例えば、 本発明の方法はモリブデン(Mo)ではなくタングステン(Ｗ)またはタンタル(Ta)か らなる上部電極28を有するＦＢＡＲに実施することもでき、またはＦＢＡＲ層の 構造が異なっていてもよい。 ＦＢＡＲの上部電極の厚さを薄くすることによってＦＢＡＲのそれぞれの直列 抵抗が増大する。例えば、個々のＦＢＡＲの上部電極をエッチングする前は、Ｆ ＢＡＲの内部損失抵抗は0.5オームまたはそれ未満である。更に、上部電極がMo からなり、厚みが300nmである場合、上部電極の面積抵抗は0.41オームである。 従って、ＦＢＡＲの総直列抵抗（所定面積の上部および下部電極の抵抗）は2.1 オー ムである。上部電極から80nmの材料を除去すると、ＦＢＡＲの総直列抵抗は2.4 オームに増大し、ＦＢＡＲのＱの値は12％だけ減少する。このような直列抵抗が 特定の用途で悪影響を及ぼすことが知られている場合は、厚みが400nmである上 部電極と、対応して薄い厚みを有するZnO層を有するようにＦＢＡＲを設計して もよい。 上記の方法が複数個のウェーハのＦＢＡＲを同調させるために利用される例で は、複数個のウェーハのＦＢＡＲによって生ずる直列共振周波数には３％の標準 偏差があるものと想定される。目標共振周波数の4.5％以下の共振周波数を生ず るようにＦＢＡＲを設計することによって、ウエーハの99.7％を良好に同調させ ることができる。 本発明に基づいて、本方法は上部電極を縮小するのではなく、個々のＦＢＡＲ の別の層を縮小することによっても実施できる。より具体的には、ブロック10お よび11で示した工程を実施した後で、ＦＢＡＲが共振をする周波数に影響を及ぼ す厚みと材料の別のＦＢＡＲ層にブロック12の工程を実施しでもよい。例えば、 図６aは基板20と、空隙34と、酸化シリコン(SiO2)製の薄膜29と、圧電層26と、 上部および下部電極28および24のそれぞれからなるＦＢＡＲ22’の実施例を示し ている。ＦＢＡＲ内に形成された薄膜はＦＢＡＲが共振を示す周波数に影響を及 ぼす厚みを有していることが知られている。従って、種々の薄膜の厚みととＦＢ ＡＲの共振周波数との周知の関係に基づいて、薄膜29の厚みＴ１を変更（例えば 縮小）することによってＦＢＡＲ22'を同調させることができる。薄膜の厚みの 変更は例えば写真石版技術のような任意の適宜の技術によって行えばよい。例え ば、空隙34を通して薄膜 29を気相エッチングすることができる。薄膜の厚みをそのようにして変更した後 、ブロック10、11および18に示した工程を実施すればよい。図６bは薄膜29の厚 みＴ１を厚みＴ１'に縮小した後のＦＢＡＲ22'を示している。 本発明に基づいて更に、ＦＢＡＲの一部（例えば上部電極）に材料を加えるこ とによって各々のＦＢＡＲを同調させることができる。１つの実施例では、単一 のウェーハの用例で前述したと同様に、ブロック10、11および12で示した工程の 実施によって、図５に示した相関関係に基づいて、厚みが250nmである上部電極 に対応する計算された平均直列共振周波数が生ずるものと想定されている。この ような場合、図５のグラフに基づいて、直列共振周波数を954.6MHzの目標直列共 振周波数に同調させるためには上部電極に50nmの材料を追加する必要があるとの 結論を得ることができる。従って、その後で例えば真空蒸着によって上部電極に 50nmの(例えばモリブデン)を蒸着することができ、ＦＢＡＲが良好に同調される まで本発明のその他の工程を実施すればよい。蒸着が所望の位置にだけ行われる ように、最初に適宜のマスクを備える。 金属層を追加することによって上部および下部電極は互いに短絡する場合があ ることに留意されたい。このような場合は、短絡をなくするために追加された層 の一部を除去する必要がある。これは例えば、写真石版技術を利用して短絡を生 ずる層の一部を除去することによって達成できる。しかし、ＦＢＡＲがブリッジ 構造からなる場合には、層の一部を除去するために例えばレーザー切断のような より簡単な技術を実施してもよい。 本発明の別の側面では、それぞれのＦＢＡＲの一部に誘電材料層を加えること によって同調を達成してもよい。図８は本発明のこのような側面に基づいて実施 される工程の流れ図を示している。ブロック10'、11'、および18'で示した工程 は図１のブロック10、11、および18で示した工程と同様に実施される。１つの実 施例では、単一ウェーハの用例に関して上述したと同様に、ブロック10'および1 1'で示した工程を実施することによって994.28MHzの計算された平均直列共振周 波数が生ずるものと想定されている。この周波数は例えば、設計厚さよりも４％ 薄い厚さの層を有してＦＢＡＲが製造されたことに起因するものである。 ブロック10'および11'で示された工程を実施した後、ブロック12'で示した工 程が実施される。この工程は、ＦＢＡＲが生じた直列共振周波数と、例えば酸化 亜鉛(ZnO)だけからなる追加の誘電材料層の種々の厚みとの関連を示したグラフ を示す図10を参照して理解されよう。グラフから明らかであるように、各々の特 定の直列共振周波数の逆数はZnOの追加層の対応する厚みの関数である。 図10を参照すると、この例では、目標周波数（例えば954.6MHz）の逆数に達す るには、計算された平均直列共振周波数（例えば994.28MHz）の逆数を0.04185GH zだけ増大させる必要があることが判る。更に、上記の結果を達成し、かつ直列 共振周波数を954.6MHzである目標の直列共振周波数に同調させるには、ＦＢＡＲ の選択された部分に厚さ149nmの層を形成する必要があることも判る。 ブロック12'の工程を実施した後、次にＦＢＡＲの選択さ れた部分に材料を蒸着して、厚さが約149nmの“追加”層が形成される。材料の 蒸着は好適には機械的マスクを用いて実施する。例えば、図９は機械的マスク内 の（正方形(Ｓ)で囲まれた）開口部を示している。開口部の長さは例えば約１mm である。マスク開口部を通して、基板Ｓ１上に形成された（はしご状フィルタの 一部として示された）種々のＦＢＡＲ(Ｆ)の選択された部分に適量の誘電材料が 蒸着される。機械的マスクは任意の適宜の材料のものでよく、例えば(100)のシ リコン・ウェーハの異方性エッチングによって形成したものでよい。 ブロック12'で示した工程を実施した後、ＦＢＡＲの良好な同調が達成される まで本発明の方法の残りの工程を実施すればよい。実施された実際の計算では、 厚さが149nmのZnO層を追加すると、目標周波数よりも0.02％下回る954.4MHzの共 振周波数が生ずるものと想定されている。 ＦＢＡＲ上に誘電材料を蒸着した後、材料の一部が電極の接点パッドを覆って いることがある。その場合は、接点パッドにワイヤを結線できるように蒸着され た材料の上記の部分が除去される。これは前述の写真石版技術またはレーザー切 断技術を用いて達成できる。 上記の実施例は本発明を限定することを意図するものではなく、本発明の方法 を実施するためにその他の適宜の材料およびその他の手段を使用できることに留 意されたい。例えば、ブロック12'で示した工程を例えばコンピュータ・プログ ラムのような任意の適宜の手段で実施してもよい。更に、ZnOの代わりに任意の 適宜の誘電材料をＦＢＡＲに追加してもよいことに留意されたい。しか し、ＦＢＡＲの圧電層もZnOからなっている場合は、追加層を形成するにはZnOを 使用することが好適である。というのは、双方の層のスパッタリングが容易にな るからである。 これまで本発明を好適な実施例に基づいて特に図示し、説明してきたが、本発 明の範囲と趣旨を離れることなく形状と細部の変更が可能であることが当業者に は理解されよう。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年８月１４日（１９９８．８．１４） 【補正内容】 請求の範囲 （請求の範囲第１項、第８項、第10項および第14項〜第17項を補正。） １．それぞれの厚さを有する複数個の層を備えた、ウェーハ上に構成された薄膜 バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)を同調するための方法であって、 該ＦＢＡＲがウェーハから分離される前に、 該ＦＢＡＲが直列共振と並列共振のいずれかを示す周波数を測定する工程と、 測定された周波数と基準周波数との差異を最小にするために、当該少なくとも １つの層の厚さと、直列共振と並列共振のいずれか１つの周波数とのあいだの所 定の関係にもとづいて、該ＦＢＡＲの少なくとも１つの層の厚さが変更される必 要がある量(Ａ)を算出する工程と、 少なくとも１つの層の厚さを該量(Ａ)だけ変更し、これによって測定された周 波数と基準周波数との差異を最小にする工程 とからなる方法。 ２．前記少なくとも１つの層が上部電極であることを特徴とする請求の範囲第１ 項記載の方法。 ３．前記少なくとも１つの層が薄膜層であることを特徴とする請求の範囲第１項 記載の方法。 ４．前記変更工程を、少なくとも１つの層の一部を除去するか、または少なくと も１つの層に材料を追加するいずれか一方によって実施することを特徴とする請 求 の範囲第１項記載の方法。 ５．前記変更工程を、上部電極をエッチングすることによって実施することを特 徴とする請求の範囲第２項記載の方法。 ６．前記変更工程を、少なくとも１つの層の少なくとも一部の上に金属材料を蒸 着することによって実施することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ７．前記変更工程を写真石版技術によって実施することを特徴とする請求の範囲 第３項記載の方法。 ８．薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)がウェーハから分離される前に、複数のＦ ＢＡＲを同時に同調する方法であって、 該複数のＦＢＡＲのうちから選択された複数のものが共振を示す周波数であっ て、該選択されたＦＢＡＲの厚さ の関数である周波数を測定する工程と、 該測定された周波数の平均を算出する工程と、 該算出された測定周波数の平均と、基準周波数とのあいだの差異を実質的に最 小にするために、当該選択されたＦＢＡＲの厚さが変更されることを必要とする 量(Ａ)を算出する工程と、 基準周波数と、測定された周波数の算出された平均とのあいだの差異を減少さ せるために、該複数のＦＢＡＲがウェーハから分離される前に、該複数のＦＢＡ Ｒのそれぞれの厚さを該量(Ａ)だけ同時に変更する工程 とからなる方法。 ９．変更工程を実施した後で、ウェーハを切断してＦＢＡＲのチップにする工程 を更に含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の方法。 10．薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)上に１つの層が形成される前に直列共振お よび並列共振のうちの少なくとも１つを示し、該層がＦＢＡＲの少なくとも一部 の上に形成されたのち、該ＦＢＡＲが直列共振と並列共振のうちの少なくとも１ つを、該層の厚さの関数である周波数で示し、ウェーハ上に構成されたＦＢＡＲ を同調させる方法であって、 該ＦＢＡＲがウェーハから分離される前に、 該層がＦＢＡＲ上に形成される前に、直列共振と並列共振のうちの１つを示す 周波数を測定する工程と、 該ＦＢＡＲ上に形成されたのち、測定された周波数と、基準周波数とのあいだ に最小にされるべき差異を惹起する層の厚さを算出する算出工程であって、該Ｆ ＢＡＲの層の厚さと、共振周波数とのあいだの所定の関係にもとづいて行われる 工程と、 前記算出工程において決定された厚さを有するように層を形成する工程であっ て、、これによって測定された周波数と、基準周波数とのあいだに最小にされる べき差異を惹起する工程 とからなる方法。 11．前記層が誘電材料からなることを特徴とする請求の範囲第10項記載の方法。 12．前記層を酸化亜鉛(ZnO)から形成することを特徴とする請求の範囲第10項記 載の方法。 13．機械的マスクを使用して前記形成工程を実施することを特徴とする請求の範 囲第10項記載の方法。 14．薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)がウェーハから分離される前に、複数のＦ ＢＡＲを同時に同調する方法であ って、 (i)前記複数のＦＢＡＲのうちの選択された複数のものが共振を示す周波数で あって、複数のＦＢＡＲのうちから選択されたものの厚さの関数である周波数を 測定する工程と、 (ii)測定された周波数の平均を算出する工程と、 (iii)前記ＦＢＡＲ上に設けられたのち、測定された周波数と、基準周波数と のあいだに実質的に最小にされるべき差異を惹起する、少なくとも１つの層の厚 さを算出する工程と、 (iv)ＦＢＡＲがウェーハから分離される前に、複数のＦＢＡＲ上で、前記工程 (iii)において算出された厚さを有する少なくとも１つの層を同時に形成し、そ れにより基準周波数と測定された周波数の平均値との差を実質的に最小にする工 程 とからなる方法。 15．前記少なくとも１つの層が誘電材料からなる請求の範囲第14項記載の方法。 16．前記少なくとも１つの層が酸化亜鉛からなる請求の範囲第14項記載の方法。 17．前記工程(iv)が機械的なマスクを用いて行われる請求の範囲第14項記載の方 法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．それぞれの厚みを有する複数個の層を有し、少なくとも１つの層の厚みの関 数であるそれぞれの周波数で直列共振周波数と並列共振周波数の少なくとも一方 を示す、ウェーハ上に構成された薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)を同調させる 方法において、 ＦＢＡＲが直列共振と並列共振の少なくとも一方を示す周波数を測定する工程 と、 測定された周波数と基準周波数との差異を最小限にするために、少なくとも１ つの層の厚みを変更する数量(Ａ)を計算する工程と、 少なくとも１つの層の厚みを数量(Ａ)だけ変更することによって、測定された 周波数とと基準周波数との差異を最小限にする工程 とからなることを特徴とする方法。 ２．前記少なくとも１つの層が上部電極であることを特徴とする請求の範囲第１ 項記載の方法。 ３．前記少なくとも１つの層が薄膜層であることを特徴とする請求の範囲第１項 記載の方法。 ４．前記変更工程を、少なくとも１つの層の一部を除去するか、または少なくと も１つの層に材料を追加するいずれか一方によって実施することを特徴とする請 求の範囲第１項記載の方法。 ５．前記変更工程を、上部電極をエッチングすることによって実施することを特 徴とする請求の範囲第２項記載の方法。 ６．前記変更工程を、少なくとも１つの層の少なくとも 一部の上に金属材料を蒸着することによって実施することを特徴とする請求の範 囲第１項記載の方法。 ７．前記変更工程を写真石版技術によって実施することを特徴とする請求の範囲 第３項記載の方法。 ８．各々の薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)がそれぞれの厚みを有する複数の層 を有し、各々のＦＢＡＲが、複数のＦＢＡＲを形成する少なくとも１つの層の厚 みの関数であるそれぞれの周波数で直列共振と並列共振の少なくとも一方を示す 、ウェーハ上に構成された複数の薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)を個々に１つ ずつ同調させる方法において、 選択された１つのＦＢＡＲが直列共振と並列共振の少なくとも一方を示す周波 数を測定する工程と、 測定された周波数の平均値を計算する工程と、 測定された周波数で計算した平均値と、基準周波数との差異を最小限にするた めに変更する必要がある少なくとも１つの層の厚みの数量(Ａ)を計算する工程と 、 同時に、複数のＦＢＡＲの各々の少なくとも１つの層の厚みを数量(A)だけ変 更することによって、基準周波数と、ＦＢＡＲが示す共振周波数との差異を最小 限にする工程 とからなることを特徴とする方法。 ９．変更工程を実施した後で、ウェーハを切断してＦＢＡＲのチップにする工程 を更に含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の方法。 10．層が薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)上に形成される前に直列共振と並列共 振の少なくとも一方を示し、層がＦＢＡＲの少なくとも一部の上に形成された後 は、層 の厚みの関数である周波数で直列共振と並列共振の少なくとも一方を示す、ウェ ーハ上に構成されたＦＢＡＲを同調させる方法において、 ＦＢＡＲの上に層が形成される前に、ＦＢＡＲが直列共振と並列共振の少なく とも一方を示す周波数を測定する工程と、 測定された周波数と基準周波数との差異を最小限にするためにＦＢＡＲの少な くとも一部の上に形成される層の厚みを決定する工程と、 測定された周波数と基準周波数との差異を最小限にするために決定された厚み を有するように誘電材料層を形成する工程 とからなることを特徴とする方法。 11．前記層が誘電材料からなることを特徴とする請求の範囲第10項記載の方法。 12．前記層を酸化亜鉛(ZnO)から形成することを特徴とする請求の範囲第10項記 載の方法。 13．機械的マスクを使用して前記形成工程を実施することを特徴とする請求の範 囲第10項記載の方法。 14．層が薄膜バルク音波共振子(ＦＢＡＲ)の上に蒸着される前に、各々のＦＢＡ Ｒがそれぞれの周波数で直列共振と並列共振の少なくとも一方を示し、層が個々 のＦＢＡＲの少なくとも一部の上に形成された後は、ＦＢＡＲは層の厚みの関数 である直列共振と並列共振の少なくとも一方を示す、ウェーハ上に構成された複 数のＦＢＡＲを個々に１つずつ同調させる方法において、 ＦＢＡＲの上に層が形成される前に、選択された１つのＦＢＡＲが直列共振と 並列共振の一方を示す周波数を測定 する工程と、 測定された周波数の平均値を計算する工程と、 測定された周波数で計算した平均周波数と基準周波数との差異を最小限にする ために、ＦＢＡＲの少なくとも一部の上に形成されるべき層の厚み(Ｔ)を計算す る工程と、 同時に、層が厚み(Ｔ)を有するように個々のＦＢＡＲの少なくとも一部の上に 層(Ｔ)を形成することによって、基準周波数と、ＦＢＡＲによって生ずる共振周 波数との差異を最小限するする工程 とからなることを特徴とする方法。 15．前記層を誘電材料から形成することを特徴とする請求の範囲第14項記載の方 法。 16．前記層を酸化亜鉛(ZnO)から形成することを特徴とする請求の範囲第14項記 載の方法。 17．機械的マスクを使用して前記形成工程を実施することを特徴とする請求の範 囲第14項記載の方法。
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