JP2003017964A - 弾性波素子の製造方法 - Google Patents
弾性波素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】薄膜で構成される圧電体素子が、薄膜が持つ内
部応力によって変形し、圧電体の圧電特性の劣化、振動
子の破損、望ましくない副共振（スプリアス共振）の発
生などの問題を生じる。 【解決手段】圧電体薄膜１０４を複数の領域に分割する
ことにより内部応力を緩和する。分割した構造を簡便に
実現する方法として、薄膜の犠牲層６０１を用いること
により、エアブリッジ１０６を簡便に形成できる。ま
た、エアブリッジ１０６を短くすることができ、寄生抵
抗や寄生インダクタンスを減らすことができる。
部応力によって変形し、圧電体の圧電特性の劣化、振動
子の破損、望ましくない副共振（スプリアス共振）の発
生などの問題を生じる。 【解決手段】圧電体薄膜１０４を複数の領域に分割する
ことにより内部応力を緩和する。分割した構造を簡便に
実現する方法として、薄膜の犠牲層６０１を用いること
により、エアブリッジ１０６を簡便に形成できる。ま
た、エアブリッジ１０６を短くすることができ、寄生抵
抗や寄生インダクタンスを減らすことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電材料を機能体
に用いた弾性波素子に関する。さらに詳細には、圧電体
薄膜を用い、バルク弾性波を利用した共振器、フィルタ
等に好適な弾性波素子に関するものである。
に用いた弾性波素子に関する。さらに詳細には、圧電体
薄膜を用い、バルク弾性波を利用した共振器、フィルタ
等に好適な弾性波素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話やＰＨＳなどの移動体通
信の普及に伴い、数１００ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波
で利用するフィルタや共振器の需要が増大している。特
に、小型・軽量化が可能であるため、圧電体を用いた種
々のタイプの弾性波素子が研究開発されてきた。
信の普及に伴い、数１００ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波
で利用するフィルタや共振器の需要が増大している。特
に、小型・軽量化が可能であるため、圧電体を用いた種
々のタイプの弾性波素子が研究開発されてきた。
【０００３】弾性波素子のうち、圧電体の内部を伝播す
る弾性波（バルク弾性波、ＢＡＷ）を利用するものはＢ
ＡＷデバイスと呼ばれる。ＢＡＷデバイスの基本的な構
成は、例えば、１９９９、アイトリプルイー、ウルトラ
ソニックシンポジウム、プロシーディング第８９５頁か
ら９０６頁（1999 IEEE Ultrasonics SymposiumProc
eedings pp.895-906）に述べられているように、圧電
体の薄膜を金属電極で挟み込み、金属電極に高周波信号
を入力して、圧電体内にＢＡＷを励振するものである。
すなわち、ＢＡＷデバイスとは電気的な信号を機械的な
振動に変換する装置である。圧電体内のＢＡＷは圧電体
の厚さに応じた所定の周波数において共振を生じ、最も
強く励振される。この性質を用いることにより、ＢＡＷ
デバイスを高周波信号から特定の周波数のみを取り出す
フィルタや、高周波共振器として利用することがなされ
てきた。
る弾性波（バルク弾性波、ＢＡＷ）を利用するものはＢ
ＡＷデバイスと呼ばれる。ＢＡＷデバイスの基本的な構
成は、例えば、１９９９、アイトリプルイー、ウルトラ
ソニックシンポジウム、プロシーディング第８９５頁か
ら９０６頁（1999 IEEE Ultrasonics SymposiumProc
eedings pp.895-906）に述べられているように、圧電
体の薄膜を金属電極で挟み込み、金属電極に高周波信号
を入力して、圧電体内にＢＡＷを励振するものである。
すなわち、ＢＡＷデバイスとは電気的な信号を機械的な
振動に変換する装置である。圧電体内のＢＡＷは圧電体
の厚さに応じた所定の周波数において共振を生じ、最も
強く励振される。この性質を用いることにより、ＢＡＷ
デバイスを高周波信号から特定の周波数のみを取り出す
フィルタや、高周波共振器として利用することがなされ
てきた。
【０００４】圧電体には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ストロンチウム（Ｓｒ
ＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）などが用いら
れる。特に、ＡｌＮを用いたＢＡＷデバイスは、２００
１アイトリプルイー、アイ・エス・エス・シー・シー、
ダイジェスト・オブ・テクニカルペーパーズ、第１２０
頁および１２１頁（2001 IEEE ISSCC Digest of T
echnical Papers pp.120-121）に述べられているよう
に、小型でかつ優れた性能を持つ。
や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ストロンチウム（Ｓｒ
ＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）などが用いら
れる。特に、ＡｌＮを用いたＢＡＷデバイスは、２００
１アイトリプルイー、アイ・エス・エス・シー・シー、
ダイジェスト・オブ・テクニカルペーパーズ、第１２０
頁および１２１頁（2001 IEEE ISSCC Digest of T
echnical Papers pp.120-121）に述べられているよう
に、小型でかつ優れた性能を持つ。
【０００５】これらの圧電体で数１００ＭＨｚから数Ｇ
Ｈｚで利用できるＢＡＷデバイスを製造するためには、
圧電体薄膜を１〜２μｍ以下の厚さにする必要がある。
そのため、スパッタリング法や化学気相成長（ＣＶＤ）
法などの薄膜作成法が用いられるのが一般的である。
Ｈｚで利用できるＢＡＷデバイスを製造するためには、
圧電体薄膜を１〜２μｍ以下の厚さにする必要がある。
そのため、スパッタリング法や化学気相成長（ＣＶＤ）
法などの薄膜作成法が用いられるのが一般的である。
【０００６】また、ＢＡＷデバイスをフィルタとして利
用するような場合、挿入損失をなるべく減らすために、
ＢＡＷを圧電体内に効率よく閉じ込める必要がある。そ
のために、圧電体と電極からなるＢＡＷ振動子を、他の
物体と接触しないように空中に保持する方法が考案され
ている。ＢＡＷ振動子を空中に保持する方法に関する従
来技術として、例えばＷＯ９９／３７０２３号、ＷＯ９
８／５２２３５号、特開２０００−２８６６６９号、同
２４４０３０号、同２４４０２９号、同２０９０６３
号、特開平１１−２８４４８０、米国特許第５５８７６
２０号、同５８７３１５３号、同６０６０８１８号、同
５７１４９１７号などがある。
用するような場合、挿入損失をなるべく減らすために、
ＢＡＷを圧電体内に効率よく閉じ込める必要がある。そ
のために、圧電体と電極からなるＢＡＷ振動子を、他の
物体と接触しないように空中に保持する方法が考案され
ている。ＢＡＷ振動子を空中に保持する方法に関する従
来技術として、例えばＷＯ９９／３７０２３号、ＷＯ９
８／５２２３５号、特開２０００−２８６６６９号、同
２４４０３０号、同２４４０２９号、同２０９０６３
号、特開平１１−２８４４８０、米国特許第５５８７６
２０号、同５８７３１５３号、同６０６０８１８号、同
５７１４９１７号などがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】薄膜で構成されるＢＡ
Ｗ振動子を空中で保持する際の問題として、薄膜が持つ
内部応力による振動子の変形がある。一般に、スパッタ
リング法や化学気相成長法で堆積された薄膜は大きな内
部応力をもつ。ＢＡＷデバイスは性能向上のために振動
子が空中に保持された構造にするのが望ましいが、この
ような構造は内部応力によって振動子が変形しやすいと
いう欠点がある。振動子の変形は、圧電体の圧電特性の
劣化、振動子の破損、望ましくない副共振（スプリアス
共振）の発生などの問題を生じる。これらの問題に関し
ては、例えばアプライドフィジックスレター、７４巻、
２０号、第３０３２頁―３０３４頁（１９９９）（Appl
iedPhysics Letter Vol.74，No.20 pp.3032-3034(19
99)）などに述べられている。
Ｗ振動子を空中で保持する際の問題として、薄膜が持つ
内部応力による振動子の変形がある。一般に、スパッタ
リング法や化学気相成長法で堆積された薄膜は大きな内
部応力をもつ。ＢＡＷデバイスは性能向上のために振動
子が空中に保持された構造にするのが望ましいが、この
ような構造は内部応力によって振動子が変形しやすいと
いう欠点がある。振動子の変形は、圧電体の圧電特性の
劣化、振動子の破損、望ましくない副共振（スプリアス
共振）の発生などの問題を生じる。これらの問題に関し
ては、例えばアプライドフィジックスレター、７４巻、
２０号、第３０３２頁―３０３４頁（１９９９）（Appl
iedPhysics Letter Vol.74，No.20 pp.3032-3034(19
99)）などに述べられている。
【０００８】これらの問題を解決するためには、薄膜の
内部応力を減少させる必要がある。ＷＯ９８／５２２３
５号に述べられた方法はその従来例の１つである。この
例では、誘電体膜と逆向きの内部応力を持つ薄膜を下地
にすることにより、誘電体薄膜の内部応力を緩和してい
る。しかし、本従来例のように、振動子に薄膜を付加す
る方法にはＢＡＷの損失が増大するという副作用があ
る。
内部応力を減少させる必要がある。ＷＯ９８／５２２３
５号に述べられた方法はその従来例の１つである。この
例では、誘電体膜と逆向きの内部応力を持つ薄膜を下地
にすることにより、誘電体薄膜の内部応力を緩和してい
る。しかし、本従来例のように、振動子に薄膜を付加す
る方法にはＢＡＷの損失が増大するという副作用があ
る。
【０００９】本発明の目的は、上記問題を解決し、ＢＡ
Ｗの損失が増大するといった副作用を伴わずに、薄膜の
内部応力を減少させた弾性波素子の製造方法を提供する
ことにある。
Ｗの損失が増大するといった副作用を伴わずに、薄膜の
内部応力を減少させた弾性波素子の製造方法を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においてはＢＡＷデバイス共振子を複数の領
域に分割し、分割した各領域をエアブリッジで接続す
る。さらに、エアブリッジを作成する工程に、薄膜の犠
牲層を用い、ＢＡＷ振動子を空中に保持する構造と、エ
アブリッジを同一工程で作成することにより、上記目的
を簡便に実現する。
に、本発明においてはＢＡＷデバイス共振子を複数の領
域に分割し、分割した各領域をエアブリッジで接続す
る。さらに、エアブリッジを作成する工程に、薄膜の犠
牲層を用い、ＢＡＷ振動子を空中に保持する構造と、エ
アブリッジを同一工程で作成することにより、上記目的
を簡便に実現する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を、図１〜
図５を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例
である製造方法を用いて製造した弾性波素子の模式図で
ある。基板１０１上に空隙１０２が設けられ、下部電極
１０３、圧電体薄膜１０４、上部電極１０５からなる振
動子が上記空隙１０２上に位置するように形成されてい
る。下部電極１０３の一部が空隙１０２の外まで延長さ
れ基板１０１と接合されている。振動子を構成する圧電
体薄膜１０４は、２つの領域に分割され、各々の領域は
エアブリッジ１０６によって接続されている。振動子を
構成する圧電体薄膜１０４を分割し、各々の領域の上部
電極１０５間の接続をエアブリッジ１０６で行うことに
より、薄膜の内部応力によって振動子が変形することを
防いでいる。
図５を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例
である製造方法を用いて製造した弾性波素子の模式図で
ある。基板１０１上に空隙１０２が設けられ、下部電極
１０３、圧電体薄膜１０４、上部電極１０５からなる振
動子が上記空隙１０２上に位置するように形成されてい
る。下部電極１０３の一部が空隙１０２の外まで延長さ
れ基板１０１と接合されている。振動子を構成する圧電
体薄膜１０４は、２つの領域に分割され、各々の領域は
エアブリッジ１０６によって接続されている。振動子を
構成する圧電体薄膜１０４を分割し、各々の領域の上部
電極１０５間の接続をエアブリッジ１０６で行うことに
より、薄膜の内部応力によって振動子が変形することを
防いでいる。
【００１２】図２から図４は本実施例の製造方法の、各
工程における弾性波素子の断面を示した模式図である。
以下本図を用いて、本実施例を詳細に説明する。
工程における弾性波素子の断面を示した模式図である。
以下本図を用いて、本実施例を詳細に説明する。
【００１３】まず、シリコンウェハからなる基板１０１
に、ドライエッチング法を用いて所定の大きさの穴を設
ける。この穴は最終的に共振子の下の空隙１０２となる
部分である。次に、ＳｉＯ２薄膜を形成した基板１０１
上に、ＣＶＤ法によってＳｉ ３Ｎ４薄膜２０１を形成す
る。Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１は、後に説明するように犠牲
層を加工する工程において不必要な部分が加工されない
よう保護する役割をもつ。なお、図１では図面を簡略化
するためＳｉ３Ｎ４薄膜２０１は図示していない。次
に、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１上にＣＶＤ法によってＳｉＯ
２からなる犠牲層２０２を堆積した後、Ｓｉ３Ｎ４薄膜
２０１が露出するまで研磨加工を行う（図２ａ）。
に、ドライエッチング法を用いて所定の大きさの穴を設
ける。この穴は最終的に共振子の下の空隙１０２となる
部分である。次に、ＳｉＯ２薄膜を形成した基板１０１
上に、ＣＶＤ法によってＳｉ ３Ｎ４薄膜２０１を形成す
る。Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１は、後に説明するように犠牲
層を加工する工程において不必要な部分が加工されない
よう保護する役割をもつ。なお、図１では図面を簡略化
するためＳｉ３Ｎ４薄膜２０１は図示していない。次
に、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１上にＣＶＤ法によってＳｉＯ
２からなる犠牲層２０２を堆積した後、Ｓｉ３Ｎ４薄膜
２０１が露出するまで研磨加工を行う（図２ａ）。
【００１４】ここで、上記犠牲層２０２は、弾性波素子
の他の部位と高い選択比を持つウエットエッチングや等
方性ドライエッチングによって除去可能な材料であれば
何を用いてもよい。ＳｉＯ２はフッ化水素酸（ＨＦ）を
含む溶液で容易にエッチング可能であり、また、半導体
の製造によく使われる材料であるため、安価で均質な薄
膜を形成する技術が確立しており、犠牲層２０２の材料
に最も適している。
の他の部位と高い選択比を持つウエットエッチングや等
方性ドライエッチングによって除去可能な材料であれば
何を用いてもよい。ＳｉＯ２はフッ化水素酸（ＨＦ）を
含む溶液で容易にエッチング可能であり、また、半導体
の製造によく使われる材料であるため、安価で均質な薄
膜を形成する技術が確立しており、犠牲層２０２の材料
に最も適している。
【００１５】研磨によって平坦化した表面に、モリブデ
ン（Ｍｏ）からなる下部電極１０３、ＡｌＮからなる圧
電体薄膜１０４、Ｍｏからなる上部電極１０５を形成す
る（図２ｂ）。これらの各層は、順次スパッタリング法
によって堆積し、ホトリソグラフィ法およびドライエッ
チング法によって所定の形状に加工する（図３ａ）。
ン（Ｍｏ）からなる下部電極１０３、ＡｌＮからなる圧
電体薄膜１０４、Ｍｏからなる上部電極１０５を形成す
る（図２ｂ）。これらの各層は、順次スパッタリング法
によって堆積し、ホトリソグラフィ法およびドライエッ
チング法によって所定の形状に加工する（図３ａ）。
【００１６】上記各層の厚さは圧電体素子を使用する周
波数によって決定する。下部電極１０３、上部電極１０
５および圧電体１０４の加工形状および面積は、圧電体
素子の動作周波数およびインピーダンスレベルによって
決定する。また、下部電極１０３は振動子を空中に保持
する支持体を兼ねるため、一部が犠牲層２０２の外部に
出るような形状とする。なお、電極の材質はここに述べ
たもの以外に、タングステン、チタン、タンタル、アル
ミニウム、白金、シリコンなど、あるいはそれらの二種
類以上を積層したものなどでもよい。
波数によって決定する。下部電極１０３、上部電極１０
５および圧電体１０４の加工形状および面積は、圧電体
素子の動作周波数およびインピーダンスレベルによって
決定する。また、下部電極１０３は振動子を空中に保持
する支持体を兼ねるため、一部が犠牲層２０２の外部に
出るような形状とする。なお、電極の材質はここに述べ
たもの以外に、タングステン、チタン、タンタル、アル
ミニウム、白金、シリコンなど、あるいはそれらの二種
類以上を積層したものなどでもよい。
【００１７】下部電極１０３を加工（図３ｂ）した後、
ＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなる犠牲層６０１を堆積
する（図３ｃ）。上記犠牲層６０１は、図１に示したエ
アブリッジ構造１０６を下部電極１０３から分離するた
めのものである。犠牲層６０１は弾性波素子の他の部位
と高い選択比を持つウエットエッチングや等方性ドライ
エッチングによって除去可能な材料であれば何を用いて
もよい。しかし、犠牲層２０２の場合と同様の理由か
ら、ＳｉＯ２で形成することが望ましい。
ＣＶＤ法によってＳｉＯ２からなる犠牲層６０１を堆積
する（図３ｃ）。上記犠牲層６０１は、図１に示したエ
アブリッジ構造１０６を下部電極１０３から分離するた
めのものである。犠牲層６０１は弾性波素子の他の部位
と高い選択比を持つウエットエッチングや等方性ドライ
エッチングによって除去可能な材料であれば何を用いて
もよい。しかし、犠牲層２０２の場合と同様の理由か
ら、ＳｉＯ２で形成することが望ましい。
【００１８】犠牲層６０１にコンタクトホールを開口
（図３ｄ）した後、Ｍｏを堆積し（図４ａ）、上記Ｍｏ
膜を所定の形状に加工してエアブリッジ１０６を形成す
る（図４ｂ）。エアブリッジ１０６の材質は、電極の場
合と同じくＭｏ以外のものを用いてもよい。
（図３ｄ）した後、Ｍｏを堆積し（図４ａ）、上記Ｍｏ
膜を所定の形状に加工してエアブリッジ１０６を形成す
る（図４ｂ）。エアブリッジ１０６の材質は、電極の場
合と同じくＭｏ以外のものを用いてもよい。
【００１９】その後、ＨＦ水溶液もしくはＨＦ水溶液と
フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）水溶液の混合液（混酸
ＢＯＥ）を用いて犠牲層２０２および６０１を一括して
除去する（図４ｃ）。
フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）水溶液の混合液（混酸
ＢＯＥ）を用いて犠牲層２０２および６０１を一括して
除去する（図４ｃ）。
【００２０】図５は、本実施例で用いたホトマスクのレ
イアウトを示した平面図である。本実施例では、空隙１
０２を規定するマスク１１１、下部電極１０３を規定す
るマスク１１２、圧電体薄膜１０４および上部電極１０
５の形状を規定するマスク１１３、犠牲層６０１の開口
部を規定するマスク１１４、エアブリッジ１０６の形状
を規定するマスク１１５の、最低５種類のホトマスクを
使用する。図５では５種類すべてのホトマスクのレイア
ウトを重ねて示してある。
イアウトを示した平面図である。本実施例では、空隙１
０２を規定するマスク１１１、下部電極１０３を規定す
るマスク１１２、圧電体薄膜１０４および上部電極１０
５の形状を規定するマスク１１３、犠牲層６０１の開口
部を規定するマスク１１４、エアブリッジ１０６の形状
を規定するマスク１１５の、最低５種類のホトマスクを
使用する。図５では５種類すべてのホトマスクのレイア
ウトを重ねて示してある。
【００２１】本実施例のように、弾性波素子の振動子を
２つの領域に分割し、各領域の面積を小さくすることに
よって、圧電体薄膜の内部応力よる振動子の変形を抑え
ることができる。各領域を接続するエアブリッジ１０６
のような配線は、弾性波素子の寄生抵抗や寄生インダク
タンスとなるため、できだけ短くするのが望ましい。本
実施例はＳｉＯ２薄膜をエアブリッジ１０６形成のため
の犠牲層６０１とすることにより、エアブリッジ１０６
の長さを短くすることができる点が優れている。
２つの領域に分割し、各領域の面積を小さくすることに
よって、圧電体薄膜の内部応力よる振動子の変形を抑え
ることができる。各領域を接続するエアブリッジ１０６
のような配線は、弾性波素子の寄生抵抗や寄生インダク
タンスとなるため、できだけ短くするのが望ましい。本
実施例はＳｉＯ２薄膜をエアブリッジ１０６形成のため
の犠牲層６０１とすることにより、エアブリッジ１０６
の長さを短くすることができる点が優れている。
【００２２】本発明の第２の実施例を、図６〜図１０を
用いて説明する。図６は、本実施例の製造方法を用いて
製造した弾性波素子の模式図である。振動子を構成する
圧電体薄膜１０４が、２つの領域に分割されている点は
前記第１の実施例で製造した弾性波素子と同様である。
本実施例の特徴はエアブリッジを上部電極１０５と一体
形成した点にある。
用いて説明する。図６は、本実施例の製造方法を用いて
製造した弾性波素子の模式図である。振動子を構成する
圧電体薄膜１０４が、２つの領域に分割されている点は
前記第１の実施例で製造した弾性波素子と同様である。
本実施例の特徴はエアブリッジを上部電極１０５と一体
形成した点にある。
【００２３】図７から図９は本実施例の製造方法の、各
工程における弾性波素子の断面を示した模式図である。
以下本図を用いて本実施例を詳細に説明する。
工程における弾性波素子の断面を示した模式図である。
以下本図を用いて本実施例を詳細に説明する。
【００２４】まず、シリコンウェハからなる基板１０１
に、ドライエッチング法を用いて所定の大きさの穴を設
け、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１とＳｉＯ２からなる犠牲層２
０２を堆積した後、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１が露出するま
で研磨加工を行ない（図７ａ）、Ｍｏからなる下部電極
１０３、ＡｌＮからなる圧電体薄膜１０４を形成すると
ころまでは第１の実施例と同様である（図７ｂ）。
に、ドライエッチング法を用いて所定の大きさの穴を設
け、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１とＳｉＯ２からなる犠牲層２
０２を堆積した後、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１が露出するま
で研磨加工を行ない（図７ａ）、Ｍｏからなる下部電極
１０３、ＡｌＮからなる圧電体薄膜１０４を形成すると
ころまでは第１の実施例と同様である（図７ｂ）。
【００２５】本実施例が第１の実施例と異なる点は、圧
電体薄膜１０４および下部電極１０３を所定の形状に加
工した後（図８ａ〜ｂ）、上部電極１０５を堆積する前
に第２の犠牲層６０１を堆積する点である（図８ｃ）。
電体薄膜１０４および下部電極１０３を所定の形状に加
工した後（図８ａ〜ｂ）、上部電極１０５を堆積する前
に第２の犠牲層６０１を堆積する点である（図８ｃ）。
【００２６】第２の犠牲層６０１を所定の形状に加工し
た後（図８ｄ）、上部電極１０５を堆積し（図９ａ）、
上部電極１０５を所定の形状に加工した後（図９ｂ）、
犠牲層６０１および２０２をＨＦ水溶液もしくは混酸Ｂ
ＯＥを用いて除去する（図９ｃ）。
た後（図８ｄ）、上部電極１０５を堆積し（図９ａ）、
上部電極１０５を所定の形状に加工した後（図９ｂ）、
犠牲層６０１および２０２をＨＦ水溶液もしくは混酸Ｂ
ＯＥを用いて除去する（図９ｃ）。
【００２７】図１０は、本実施例で用いたホトマスクの
レイアウトを示した平面図である。本実施例では、空隙
１０２を規定するマスク１１１、下部電極１０３を規定
するマスク１１２、圧電体薄膜１０４の形状を規定する
マスク１１３、犠牲層６０１の開口部を規定するマスク
１１４、上部電極およびエアブリッジの形状を規定する
マスク１１５の最低５種類のホトマスクを使用する。図
１０では５種類すべてのホトマスクのレイアウトを重ね
て示してある。
レイアウトを示した平面図である。本実施例では、空隙
１０２を規定するマスク１１１、下部電極１０３を規定
するマスク１１２、圧電体薄膜１０４の形状を規定する
マスク１１３、犠牲層６０１の開口部を規定するマスク
１１４、上部電極およびエアブリッジの形状を規定する
マスク１１５の最低５種類のホトマスクを使用する。図
１０では５種類すべてのホトマスクのレイアウトを重ね
て示してある。
【００２８】本実施例も、第１の実施例と同様、弾性波
素子の振動子を２つの領域に分割することによって圧電
体薄膜の内部応力よる振動子の変形を抑える効果があ
る。さらに、本実施例はエアブリッジを上部電極１０５
の一部として一体形成することにより、上部電極を加工
する工程を省略し、工程を簡略化した点が優れている。
素子の振動子を２つの領域に分割することによって圧電
体薄膜の内部応力よる振動子の変形を抑える効果があ
る。さらに、本実施例はエアブリッジを上部電極１０５
の一部として一体形成することにより、上部電極を加工
する工程を省略し、工程を簡略化した点が優れている。
【００２９】本発明の第３の実施例を、図１１〜図１６
を用いて説明する。図１１は、本発明第３の実施例であ
る製造方法を用いて製造した弾性波素子の模式図であ
る。振動子を構成する圧電体薄膜１０４が、２つの領域
に分割されている点は前記第１の実施例で製造した弾性
波素子と同様である。本実施例の特徴は、エアブリッジ
を支持部１０７とエアブリッジ部１０８の２つの部位で
形成した点である。
を用いて説明する。図１１は、本発明第３の実施例であ
る製造方法を用いて製造した弾性波素子の模式図であ
る。振動子を構成する圧電体薄膜１０４が、２つの領域
に分割されている点は前記第１の実施例で製造した弾性
波素子と同様である。本実施例の特徴は、エアブリッジ
を支持部１０７とエアブリッジ部１０８の２つの部位で
形成した点である。
【００３０】図１２から図１５は本実施例の製造方法
の、各工程における弾性波素子の断面を示した模式図で
ある。以下本図を用いて、本実施例を詳細に説明する。
の、各工程における弾性波素子の断面を示した模式図で
ある。以下本図を用いて、本実施例を詳細に説明する。
【００３１】まず、シリコンウェハからなる基板１０１
に、ドライエッチング法を用いて所定の大きさの穴を設
け、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１とＳｉＯ２からなる犠牲層２
０２を堆積した後、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１が露出するま
で研磨加工を行ない（図１２ａ）、Ｍｏからなる下部電
極１０３、ＡｌＮからなる圧電体薄膜１０４、Ｍｏから
なる上部電極１０５を所定の形状に加工形成するところ
までは第１の実施例と同様である（図１２ｂ〜図１３
ｃ）。
に、ドライエッチング法を用いて所定の大きさの穴を設
け、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１とＳｉＯ２からなる犠牲層２
０２を堆積した後、Ｓｉ３Ｎ４薄膜２０１が露出するま
で研磨加工を行ない（図１２ａ）、Ｍｏからなる下部電
極１０３、ＡｌＮからなる圧電体薄膜１０４、Ｍｏから
なる上部電極１０５を所定の形状に加工形成するところ
までは第１の実施例と同様である（図１２ｂ〜図１３
ｃ）。
【００３２】本実施例が第１の実施例と異なる点は、第
２の犠牲層６０１を堆積した後、犠牲層６０１の表面を
平坦化する点である（図１３ｄ）。表面の平坦化は、犠
牲層６０１を厚く堆積した後、表面を研磨することによ
って行う。
２の犠牲層６０１を堆積した後、犠牲層６０１の表面を
平坦化する点である（図１３ｄ）。表面の平坦化は、犠
牲層６０１を厚く堆積した後、表面を研磨することによ
って行う。
【００３３】平坦化した犠牲層６０１に開口部を設け、
全面にＭｏを堆積した後、表面を研磨することによって
開口部にモリブデンを埋め込み（図１４ａ）、エアブリ
ッジの支持部１０７を形成する。
全面にＭｏを堆積した後、表面を研磨することによって
開口部にモリブデンを埋め込み（図１４ａ）、エアブリ
ッジの支持部１０７を形成する。
【００３４】支持部１０７を埋め込んだ後、さらにモリ
ブデンを堆積し（図１４ｂ）、所定の形状に加工し（図
１４ｃ）、犠牲層６０１および２０２をＨＦ水溶液もし
くは混酸ＢＯＥを用いて除去することによってエアブリ
ッジ１０８を形成する（図１５）。
ブデンを堆積し（図１４ｂ）、所定の形状に加工し（図
１４ｃ）、犠牲層６０１および２０２をＨＦ水溶液もし
くは混酸ＢＯＥを用いて除去することによってエアブリ
ッジ１０８を形成する（図１５）。
【００３５】図１６は、本実施例で用いたホトマスクの
レイアウトを示した平面図である。本実施例では、空隙
１０２を規定するマスク１１１、下部電極１０３を規定
するマスク１１２、圧電体薄膜１０４および上部電極の
形状を規定するマスク１１３、犠牲層６０１の開口部を
規定するマスク１１４、エアブリッジの形状を規定する
マスク１１５の最低５種類のホトマスクを使用する。図
１６では５種類すべてのホトマスクのレイアウトを重ね
て示してある。
レイアウトを示した平面図である。本実施例では、空隙
１０２を規定するマスク１１１、下部電極１０３を規定
するマスク１１２、圧電体薄膜１０４および上部電極の
形状を規定するマスク１１３、犠牲層６０１の開口部を
規定するマスク１１４、エアブリッジの形状を規定する
マスク１１５の最低５種類のホトマスクを使用する。図
１６では５種類すべてのホトマスクのレイアウトを重ね
て示してある。
【００３６】本実施例も、第１の実施例と同様に弾性波
素子の振動子を２つの領域に分割することによって、圧
電体薄膜の内部応力よる振動子の変形を抑える効果があ
る。さらに、本実施例は平坦化した犠牲層６０１上でエ
アブリッジ１０８の加工を行うため、エアブリッジ１０
８のドライエッチングによる加工が容易になるという点
が優れている。
素子の振動子を２つの領域に分割することによって、圧
電体薄膜の内部応力よる振動子の変形を抑える効果があ
る。さらに、本実施例は平坦化した犠牲層６０１上でエ
アブリッジ１０８の加工を行うため、エアブリッジ１０
８のドライエッチングによる加工が容易になるという点
が優れている。
【００３７】なお、上に述べた実施例では、振動子を２
つの領域に分割しているが、振動子の大きさによっては
三つ以上に分割する場合もある。
つの領域に分割しているが、振動子の大きさによっては
三つ以上に分割する場合もある。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、圧電体薄膜を用いた弾
性波素子を複数の振動子で構成することにより、薄膜の
内部応力による変形を緩和し、圧電体の圧電特性の劣
化、振動子の破損、望ましくない副共振（スプリアス共
振）の発生などの問題を解決することができる。本発明
を用いることにより、複数の振動子から構成される弾性
波素子を簡便に作成することができる。さらに、各振動
子の接続配線による寄生抵抗、寄生インダクタンスの影
響も最低限にすることができる。
性波素子を複数の振動子で構成することにより、薄膜の
内部応力による変形を緩和し、圧電体の圧電特性の劣
化、振動子の破損、望ましくない副共振（スプリアス共
振）の発生などの問題を解決することができる。本発明
を用いることにより、複数の振動子から構成される弾性
波素子を簡便に作成することができる。さらに、各振動
子の接続配線による寄生抵抗、寄生インダクタンスの影
響も最低限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を用いて作成した弾性波素
子の模式的斜視図。
子の模式的斜視図。
【図２】本発明の第１の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図３】本発明の第１の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図４】本発明の第１の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図５】本発明の第１の実施例で用いるホトマスクのレ
イアウトを示す平面図。
イアウトを示す平面図。
【図６】本発明の第２実施例を用いて作成した弾性波素
子の模式的斜視図。
子の模式的斜視図。
【図７】本発明の第２の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図８】本発明の第２の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図９】本発明の第２の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図１０】本発明の第２の実施例で用いるホトマスクの
レイアウトを示す平面図。
レイアウトを示す平面図。
【図１１】本発明の第３実施例を用いて作成した弾性波
素子の模式的斜視図。
素子の模式的斜視図。
【図１２】本発明の第３の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図１３】本発明の第３の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図１４】本発明の第３の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図１５】本発明の第３の実施例の製造工程を示す断面
図。
図。
【図１６】本発明の第３の実施例で用いるホトマスクの
レイアウトを示す平面図。
レイアウトを示す平面図。
１０１…基板、１０２…空隙、１０３…下部電極、１０
４…圧電体薄膜、１０５…上部電極、１０６…エアブリ
ッジ、１０７…エアブリッジ支持部、１０８…エアブリ
ッジ、１１１…空隙１０２を規定するマスク、１１２…
下部電極１０３を規定するマスク、１１３…圧電体１０
４を規定するマスク、１１４…犠牲層６０１の開口部を
規定するマスク、１１５…エアブリッジ１０６および１
０８を規定するマスク、２０１…チッ化シリコン薄膜、
２０２…二酸化シリコンからなる犠牲層、６０１…二酸
化シリコンからなる犠牲層。
４…圧電体薄膜、１０５…上部電極、１０６…エアブリ
ッジ、１０７…エアブリッジ支持部、１０８…エアブリ
ッジ、１１１…空隙１０２を規定するマスク、１１２…
下部電極１０３を規定するマスク、１１３…圧電体１０
４を規定するマスク、１１４…犠牲層６０１の開口部を
規定するマスク、１１５…エアブリッジ１０６および１
０８を規定するマスク、２０１…チッ化シリコン薄膜、
２０２…二酸化シリコンからなる犠牲層、６０１…二酸
化シリコンからなる犠牲層。
Claims (10)
- 【請求項１】少なくとも１つの平面を持つ基板上に形成
された、少なくとも１つの平面を持つ第１の犠牲層の上
記平面上に、導電体からなる下部電極を堆積する工程
と、下部電極上に圧電体を堆積する工程と、圧電体上に
導電体からなる上部電極を堆積する工程を含み、かつ所
定の形状に加工された上部電極、圧電体および下部電極
上に第１の犠牲層と同一材料、もしくは、同一のエッチ
ング方法で除去可能な第２の犠牲層を堆積する工程と、
第２の犠牲層に開口部を設ける工程と、開口部を設けた
第２の犠牲層上に導電体による配線層を堆積する工程
と、配線層を所定の形状に加工する工程と、配線層を所
定の形状に加工した後、第１および第２の犠牲層を、所
定のエッチング方法によって除去する工程を含むことを
特徴とする弾性波素子の製造方法。 - 【請求項２】少なくとも１つの平面を持つ基板上に形成
された、少なくとも１つの平面を持つ第１の犠牲層の、
上記平面上に、導電体からなる下部電極を堆積する工程
と、下部電極上に圧電体を堆積する工程と、圧電体上に
導電体からなる上部電極を堆積する工程を含み、かつ所
定の形状に加工された圧電体および下部電極上に、第１
の犠牲層と同一材料、もしくは、同一のエッチング方法
で除去可能な第２の犠牲層を堆積する工程と、第２の犠
牲層に開口部を設ける工程と、開口部を設けた第２の犠
牲層上に導電体による配線層を堆積する工程と、配線層
を所定の形状に加工する工程と、配線層を所定の形状に
加工した後、第１および第２の犠牲層を、所定のエッチ
ング方法によって除去する工程を含むことを特徴とする
製造方法。 - 【請求項３】前記第１および第２の犠牲層がともに二酸
化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１および請求項
２記載の弾性波素子の製造方法。 - 【請求項４】前記第１および第２の犠牲層がテトラエト
キシシリコンを含む原料を用いた化学気相成長法によっ
て形成されることを特徴とする請求項３記載の弾性波素
子の製造方法。 - 【請求項５】上記圧電体が窒化アルミニウムもしくは酸
化亜鉛を含むことを特徴とする請求項１および請求項２
記載の弾性波素子の製造方法。 - 【請求項６】上記第１および上部電極が、モリブデン、
チタン、タングステン、タンタル、アルミニウム、白金
およびシリコンのいずれか１つ以上を含むことを特徴と
する請求項１および請求項２記載の弾性波素子の製造方
法。 - 【請求項７】下部電極、圧電体および上部電極の堆積
が、下部電極、圧電体、上部電極の順で行われ、かつ途
中に電極および圧電体の加工工程を含まないことを特徴
とする請求項１記載の弾性波素子の製造方法。 - 【請求項８】下部電極および圧電体の堆積が、下部電
極、圧電体の順で行われ、かつ途中に電極および圧電体
の加工工程を含まないことを特徴とする請求項２記載の
弾性波素子の製造方法。 - 【請求項９】上部電極および圧電体を複数の領域に分割
する工程を含み、かつ配線層が複数の上部電極を接続す
るよう形成されることを特徴とする請求項１記載の弾性
波素子の製造方法。 - 【請求項１０】圧電体を複数の領域に分割する工程を含
み、かつ配線層が複数の圧電体を接続することを特徴と
する請求項２記載の弾性波素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202903A JP2003017964A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 弾性波素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202903A JP2003017964A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 弾性波素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003017964A true JP2003017964A (ja) | 2003-01-17 |
Family
ID=19039621
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001202903A Pending JP2003017964A (ja) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | 弾性波素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003017964A (ja) |
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