JP2005210614A - Thin-film bulk acoustic resonator manufacturing method, piezoelectric film forming method and non-reactive sputtering device - Google Patents
Thin-film bulk acoustic resonator manufacturing method, piezoelectric film forming method and non-reactive sputtering device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005210614A JP2005210614A JP2004017306A JP2004017306A JP2005210614A JP 2005210614 A JP2005210614 A JP 2005210614A JP 2004017306 A JP2004017306 A JP 2004017306A JP 2004017306 A JP2004017306 A JP 2004017306A JP 2005210614 A JP2005210614 A JP 2005210614A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forming
- piezoelectric film
- film
- manufacturing
- substrate
- 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.)
- Abandoned
Links
- 239000010408 film Substances 0.000 title claims abstract description 201
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 46
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 36
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 28
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 8
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 18
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 12
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、薄膜バルク音響共振子(FBAR:Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators )の製造方法、FBARに用いられる圧電膜の形成方法、および、これらの製造方法と形成方法で用いられる非反応性スパッタリング装置に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a thin film bulk acoustic wave resonator (FBAR), a method of forming a piezoelectric film used in the FBAR, and a non-reactive sputtering apparatus used in these manufacturing method and forming method. It is about.
電子デバイスの分野において、無線通信や電気回路における周波数の高周波数化が進むとともに、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などに代表される携帯端末やICカードのように厚みの非常に薄い部品を要求する製品が出現しており、部品の小型化および薄型化が強く求められ、それらの開発が現在活発に行われている。
上記の電子デバイスの中で、特に圧電共振子としては、小型化・薄肉化が可能で、かつ高周波に対応した薄膜バルク音響共振子(FBAR)の開発が進められている。
In the field of electronic devices, the frequency of radio communication and electrical circuits is increasing, and parts with extremely thin thickness such as mobile terminals and IC cards such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants) are used. The required products have emerged, and there is a strong demand for miniaturization and thinning of parts, and their development is actively underway.
Among the electronic devices described above, development of a thin-film bulk acoustic resonator (FBAR) that can be reduced in size and thickness and is compatible with a high frequency is being promoted particularly as a piezoelectric resonator.
従来のFBARとして、例えば非特許文献1には、図10に示すように、シリコンなどの基板100上に所定の共振領域を構成する空隙Vを介して、下部電極102、圧電膜103および上部電極104の積層体からなる弾性共振膜105が形成されたFBARが開示されている。下部電極102および上部電極104はモリブデンなどの導電性材料からなり、圧電膜103は窒化アルミニウムなどの圧電材料からなる。空隙Vは、下部電極102の端部に屈曲して形成された足部により支えられている。
As a conventional FBAR, for example, in Non-Patent Document 1, as shown in FIG. 10, a
ここで、空隙Vと弾性共振膜105の界面において音響のインピーダンスに差が生じるため、弾性共振膜105の振動が基板100に伝達されずに弾性共振膜105側に反射し、特に弾性共振膜内において定在波条件を満たす場合には共振状態となる。圧電膜103は、その結晶性配向が共振特性を決めるため、非常に重要な要素となっている。
Here, a difference occurs in the acoustic impedance at the interface between the air gap V and the
上記の構成のFBARを形成する方法としては、例えばシリコンなどの基板100に空隙Vを形成するための犠牲層を形成し、これを被覆して例えばスパッタリング法により下部電極102、圧電膜103および上部電極104を順次積層させ、所定の形状に加工した後、エッチングなどにより犠牲層を除去して空隙Vとする。
As a method of forming the FBAR having the above-described configuration, for example, a sacrificial layer for forming the void V is formed on the
ここで、上記の圧電膜103を堆積させる方法としては、化学気相成長法(CVD;Chemical Vapor Deposition)や分子線エピタキシー法(MBE;Molecular Beam Epitaxy)などが用いられているが、最も広く用いられている方法は反応性スパッタリング法である。
従来の反応性スパッタリング法による化合物圧電膜の成膜に用いられるターゲット材料は高純度金属材料(窒化アルミニウムを成膜する場合には高純度アルミニウム)であり、アルゴンやキセノンなどの希ガスと窒素や酸素などの反応ガス(窒化アルミニウムを成膜する場合は窒素)によりスパッタリングを行い、基板上に化合物圧電膜を成膜する。
Here, as a method of depositing the
The target material used for the formation of the compound piezoelectric film by the conventional reactive sputtering method is a high-purity metal material (high-purity aluminum when forming an aluminum nitride film), and a rare gas such as argon or xenon and nitrogen or Sputtering is performed with a reactive gas such as oxygen (nitrogen in the case of forming aluminum nitride) to form a compound piezoelectric film on the substrate.
上記の従来の反応性スパッタリング法の反応メカニズムは、反応ガスの濃度に相当する流量の違いによって大きく分けて2つのモデルで説明することができる。
図11は、アルミニウムをターゲットとし、窒素ガスを供給して窒化アルミニウムを堆積させる反応性スパッタリング法において、窒化アルミニウムの堆積速度を反応ガスである窒素の流量に対してプロットした図であり、この図11により上記の2つのモデルを説明する。
1つ目のモデルM1は、窒素流量が少ない低濃度領域において、高純度金属ターゲットからスパッタリングされた金属原子が基板表面あるいはプラズマ中で反応して、化合物圧電材料として基板上に堆積し、成膜するモデルである。窒素流量が少ない領域から多い領域へと増加させるときがこのモデルで説明される。
2つ目のモデルM2は、窒素流量が多い高濃度領域において、高純度金属ターゲットの表面において化合物圧電材料が生成され、それが希ガスによってスパッタリングされて基板上に堆積し成膜するモデルである。窒素流量が多い領域から少ない領域へと減少させるときがこのモデルで説明される。
The reaction mechanism of the above-described conventional reactive sputtering method can be roughly explained by two models depending on the difference in flow rate corresponding to the concentration of the reaction gas.
FIG. 11 is a diagram in which the deposition rate of aluminum nitride is plotted against the flow rate of nitrogen, which is a reactive gas, in a reactive sputtering method in which aluminum nitride is deposited by supplying nitrogen gas as a target. 11 explains the above two models.
In the first model M1, metal atoms sputtered from a high-purity metal target react in the substrate surface or plasma in a low concentration region where the nitrogen flow rate is small, and deposit on the substrate as a compound piezoelectric material. Model. This model explains when the nitrogen flow rate is increased from a low region to a high region.
The second model M2 is a model in which a compound piezoelectric material is generated on the surface of a high-purity metal target in a high-concentration region where the nitrogen flow rate is high, and is sputtered by a rare gas and deposited on a substrate. . This model explains when the nitrogen flow rate is reduced from a high region to a low region.
上記のCVD法あるいはMBE法により圧電膜を成膜する場合には、高結晶性の膜が得られるという利点があるものの、800℃以上の成膜温度が必要となってしまう。FBARを形成する製造工程における制約では、プロセス温度を300℃以下とすることが求められており、CVD法あるいはMBE法は圧電膜の成膜方法として採用することが難しいとされている。 When the piezoelectric film is formed by the above-described CVD method or MBE method, although there is an advantage that a highly crystalline film can be obtained, a film forming temperature of 800 ° C. or higher is required. In the manufacturing process for forming the FBAR, the process temperature is required to be 300 ° C. or lower, and it is difficult to adopt the CVD method or the MBE method as a method for forming a piezoelectric film.
また、反応性スパッタリング法において窒素流量が少ない領域から多い領域へと増加させるときのモデル(モデルM1)による圧電膜の成膜では、成膜速度が速いという利点があるものの、組成再現性に問題があり、かつ膜内部応力が高くなるという問題がある。これは、成膜時に希ガス原子までもが取り込まれてしまうためであると考えられる。 In addition, in the reactive sputtering method, the formation of the piezoelectric film by the model (model M1) when increasing from the low nitrogen flow region to the high flow region has an advantage of high film formation speed, but there is a problem in composition reproducibility. And there is a problem that the internal stress of the film becomes high. This is presumably because even rare gas atoms are taken in during film formation.
一方、反応性スパッタリング法において窒素流量が多い領域から少ない領域へと減少させるときのモデル(モデルM2)による圧電膜の成膜では、組成が安定しており、膜内部応力も小さいという利点があるものの、成膜速度が遅く生産性が悪いという問題がある。
解決しようとする問題点は、FBARの製造方法などにおける圧電膜の形成方法において、高い膜質の圧電膜を生産性高く製造することが困難であるという点である。 The problem to be solved is that it is difficult to manufacture a high quality piezoelectric film with high productivity in the piezoelectric film forming method in the FBAR manufacturing method or the like.
本発明の薄膜バルク音響共振子の製造方法は、少なくとも下部電極、圧電膜および上部電極を積層させてなる弾性共振膜を有する薄膜バルク音響共振子の製造方法であって、基板に、下部電極を形成する工程と、前記下部電極の上層に、圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜の上層に、上部電極を形成する工程とを有する。 A method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to the present invention is a method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator having an elastic resonant film formed by laminating at least a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode. A step of forming, a step of forming a piezoelectric film on the upper layer of the lower electrode by non-reactive sputtering using a compound material that exhibits piezoelectricity, and a step of forming an upper electrode on the upper layer of the piezoelectric film; Have
上記の本発明の薄膜バルク音響共振子の製造方法は、少なくとも下部電極、圧電膜および上部電極を積層させてなる弾性共振膜を有する薄膜バルク音響共振子を製造する方法であり、まず、基板に下部電極を形成し、下部電極の上層に圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜を形成する。次に、圧電膜の上層に上部電極を形成する。 The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to the present invention is a method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator having an elastic resonant film formed by laminating at least a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode. A lower electrode is formed, and a piezoelectric film is formed on the upper layer of the lower electrode by non-reactive sputtering using a compound material that exhibits piezoelectricity as a target. Next, an upper electrode is formed on the upper layer of the piezoelectric film.
また、本発明の圧電膜の形成方法は、基板に、圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜を形成する工程を有する。 The method for forming a piezoelectric film of the present invention includes a step of forming a piezoelectric film on a substrate by non-reactive sputtering using a compound material that exhibits piezoelectricity as a target.
上記の本発明の圧電膜の形成方法は、基板に、圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜を形成する。 In the method for forming a piezoelectric film of the present invention, the piezoelectric film is formed on the substrate by non-reactive sputtering using a compound material that exhibits piezoelectricity as a target.
また、本発明の非反応性スパッタリング装置は、非反応性スパッタリング処理室と、前記非反応性スパッタリング処理室に配置され、基板を保持する基板保持部と、前記非反応性スパッタリング処理室に配置された圧電性を発現する化合物材料からなるターゲットと、前記基板および前記ターゲットに電圧を印加する電源とを有し、前記基板および前記ターゲットに所定の電圧を印加して非反応性スパッタリングにより前記ターゲットの化合物材料を前記基板上に堆積させて圧電膜を形成する。 Further, the non-reactive sputtering apparatus of the present invention is disposed in the non-reactive sputtering processing chamber, the non-reactive sputtering processing chamber, a substrate holding unit for holding the substrate, and the non-reactive sputtering processing chamber. And a target made of a compound material that exhibits piezoelectricity, and a power source for applying a voltage to the substrate and the target, and applying a predetermined voltage to the substrate and the target to perform non-reactive sputtering of the target. A compound material is deposited on the substrate to form a piezoelectric film.
上記の本発明の非反応性スパッタリング装置は、非反応性スパッタリング処理室内に、基板を保持する基板保持部と圧電性を発現する化合物材料からなるターゲットが配置されている。
電源により基板およびターゲットに所定の電圧を印加すると、非反応性スパッタリングにより圧電膜が形成される。
In the non-reactive sputtering apparatus of the present invention, a substrate holding unit for holding a substrate and a target made of a compound material that exhibits piezoelectricity are arranged in the non-reactive sputtering chamber.
When a predetermined voltage is applied to the substrate and target by the power source, a piezoelectric film is formed by non-reactive sputtering.
本発明の薄膜バルク音響共振子の製造方法によれば、予め化合物とされた圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより薄膜バルク音響共振子を構成する圧電膜を形成することから、高い膜質の圧電膜を生産性高く製造することができる。 According to the method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator of the present invention, the piezoelectric film constituting the thin film bulk acoustic resonator is formed by non-reactive sputtering targeting a compound material that expresses piezoelectricity that has been previously compounded. Therefore, a high quality piezoelectric film can be manufactured with high productivity.
本発明の圧電膜の形成方法によれば、予め化合物とされた圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜を形成することから、高い膜質の圧電膜を生産性高く製造することができる。 According to the method for forming a piezoelectric film of the present invention, a piezoelectric film is formed by non-reactive sputtering using a compound material that expresses a piezoelectric property that is a compound in advance, so that a high-quality piezoelectric film can be produced with high productivity. Can be manufactured.
本発明の非反応性スパッタリング装置によれば、予め化合物とされた圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリング処理を行うことができ、高い膜質の圧電膜を生産性高く形成することができる。 According to the non-reactive sputtering apparatus of the present invention, a non-reactive sputtering process can be performed using a compound material that expresses piezoelectricity that has been previously compounded, and a high-quality piezoelectric film is formed with high productivity. be able to.
以下に、本発明の薄膜バルク音響共振子(FBAR)の製造方法、圧電膜の形成方法および非反応性スパッタリング装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator (FBAR), a method for forming a piezoelectric film, and a non-reactive sputtering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1実施形態
図1は本実施形態に係るFBARの構成を示す模式断面図である。
例えば、シリコンあるいはサファイアの高抵抗材料などからなる基板10上に、所定の共振領域を構成する空隙Vを介して、下部電極12、圧電膜13および上部電極14の積層体からなる弾性共振膜15が形成されている。
下部電極12および上部電極14は、例えばAl、Pt、Au、Cu、W、Mo、Tiなどの導電性材料からなり、例えば0.1〜0.5μmの膜厚で形成されている。
また、圧電膜13は窒化アルミニウムや酸化亜鉛などの圧電材料からなり、c軸に高配向した緻密な膜となっており、優れた圧電特性と弾性特性を備えた圧電膜であり、例えば1.5μm以下の膜厚で形成されている。
空隙Vは、下部電極12の端部に屈曲して形成された足部により支えられており、空隙Vの高さは例えば数μm程度である。
下部電極12、上部電極14および圧電膜13の膜厚や空隙Vの高さなどは、共振周波数に合わせて適宜調整することができる。
First Embodiment FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of an FBAR according to this embodiment.
For example, an
The
The
The gap V is supported by a leg formed by bending at the end of the
The film thickness of the
ここで、空隙Vと弾性共振膜15の界面において音響のインピーダンスに差が生じるため、弾性共振膜15の振動が基板10に伝達されずに弾性共振膜15側に反射し、特に弾性共振膜内において定在波条件を満たす場合には共振状態となる。即ち、弾性共振膜15の厚み縦振動により発生した音響波は、弾性共振膜15の内部に効率よく閉じ込められるため、振動エネルギーの損失を少なくでき、小型の圧電共振子を実現できる。
Here, a difference occurs in the acoustic impedance at the interface between the gap V and the
次に、本実施形態に係るFBARの製造方法について説明する。
まず、図2(a)に示すように、基板10上に、例えば、CVD法などにより、酸化シリコンあるいはゲルマニウムなど、基板10や弾性共振膜15に対して選択的にエッチング除去が可能な材料を堆積させ、パターン加工して、犠牲層11を形成する。このとき、例えば、犠牲層11の側面は基板10に対して順テーパー形状となるように加工する。
Next, a method for manufacturing the FBAR according to the present embodiment will be described.
First, as shown in FIG. 2A, a material that can be selectively removed from the
次に、図2(b)に示すように、犠牲層11を被覆して、全面に、例えばCVD法、スパッタリング法、真空蒸着法などの気相合成法により下部電極12を形成し、下部電極形状にパターン加工する。
特に、立体的な複雑形状を持つ基体に対しては、複雑な形状でも比較的均一な膜厚が得られるMOCVD(有機金属CVD)法などに代表されるCVD法が好ましい。また、平坦で、層状構造の基体に対しては、コストや簡便さからスパッタリング法や真空蒸着法が好ましい。
Next, as shown in FIG. 2B, the
In particular, for a substrate having a three-dimensional complicated shape, a CVD method represented by an MOCVD (organometallic CVD) method or the like that can obtain a relatively uniform film thickness even with a complicated shape is preferable. For a flat substrate having a layered structure, a sputtering method or a vacuum deposition method is preferable from the viewpoint of cost and simplicity.
次に、図2(c)に示すように、下部電極12上に、例えば、窒化アルミニウムあるいは酸化亜鉛などの圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜13を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the
上記の圧電膜13を形成する工程における非反応性スパッタリングは、通常用いられているスパッタリング装置において、圧電性を発現する化合物材料をターゲットとして用い、ターゲット材料を反応させることなく堆積させることにより行うことができる。
即ち、非反応性スパッタリング装置は、非反応性スパッタリング処理室内に、基板を保持する基板保持部と、圧電性を発現する化合物材料からなるターゲットが配置され、基板およびターゲットに電圧を印加する電源が設けられた構成とする。
非反応性スパッタリング処理室内を下記のような所定の圧力雰囲気にし、さらに下記のように所定のアルゴンあるいはキセノンなどの希ガスと窒素などのスパッタリング補助ガスを所定の流量で供給した状態で、電源により基板およびターゲットに所定の電圧を印加する。例えば、窒化アルミニウムは絶縁物であるので、RFあるいはDCパルス電圧を印加する。
上記のような非反応性スパッタリングにより、ターゲットの化合物材料を基板上に堆積させて圧電膜を形成する。
Non-reactive sputtering in the step of forming the
That is, in the non-reactive sputtering apparatus, a substrate holding unit for holding a substrate and a target made of a compound material that exhibits piezoelectricity are arranged in a non-reactive sputtering processing chamber, and a power source for applying a voltage to the substrate and the target is provided. It is set as the provided structure.
A non-reactive sputtering chamber is set to a predetermined pressure atmosphere as described below, and a predetermined rare gas such as argon or xenon and a sputtering auxiliary gas such as nitrogen are supplied at a predetermined flow rate as described below. A predetermined voltage is applied to the substrate and the target. For example, since aluminum nitride is an insulator, an RF or DC pulse voltage is applied.
By non-reactive sputtering as described above, a target compound material is deposited on a substrate to form a piezoelectric film.
上記の非反応性スパッタリングにより圧電膜13を形成する工程においては、ターゲットとして理論密度に対して90%以上の密度を有するターゲットを用いることが好ましく、また、溶融法により形成されたターゲットを用いることが好ましい。
上記の圧電膜を形成する非反応性スパッタリングでは、ターゲットである圧電性を発現する化合物材料を反応させずにその組成のままで堆積させるので、ターゲット中の不純物の濃度は低い程好ましく、例えば理論密度に対して90%以上の密度となるように高純度であることが好ましい。このターゲットとしては、溶融法により形成すれば上記のような高純度のターゲットの形成を実現することが可能であるので好ましい。また、上記のような高純度ターゲットが実現できれば焼結法によるものであってもよい。
In the step of forming the
In the non-reactive sputtering for forming the piezoelectric film, since the target compound material that exhibits piezoelectricity is deposited without reacting, the lower the concentration of impurities in the target, the better, for example, the theory High purity is preferable so that the density is 90% or more of the density. This target is preferably formed by a melting method because it is possible to realize the formation of a high-purity target as described above. Moreover, as long as the high purity target as described above can be realized, a sintering method may be used.
また、圧電膜を形成する工程において、化合物材料の非金属成分をスパッタリング補助ガスとして用いる非反応性スパッタリングにより形成することが好ましい。
スパッタリング補助ガスとは、スパッタリングに主体的に寄与するものではなく、スパッタリングによりターゲットから放出された化合物材料から非金属成分がガスとして抜けてしまうことを防止し、化合物ターゲットの組成比を維持して堆積させるためのガスである。
ここで、スパッタリング補助ガスとしては、窒化アルミニウムを堆積させる場合には窒素ガスを用い、酸化亜鉛を堆積させる場合には酸素ガスを用いる。
上記のスパッタリング補助ガスとしては、全スパッタリングガスに対して10流量%以上の流量で用いることが好ましい。10流量%未満では、スパッタリング補助ガスとしての機能が不十分で、化合物材料から非金属成分がガスとして抜けてしまう虞がある。
Further, in the step of forming the piezoelectric film, it is preferable to form by non-reactive sputtering using a non-metallic component of the compound material as a sputtering auxiliary gas.
Sputtering auxiliary gas does not primarily contribute to sputtering, but prevents non-metallic components from escaping from the compound material released from the target by sputtering, and maintains the composition ratio of the compound target. It is a gas for deposition.
Here, as the sputtering auxiliary gas, nitrogen gas is used when aluminum nitride is deposited, and oxygen gas is used when zinc oxide is deposited.
The sputtering auxiliary gas is preferably used at a flow rate of 10% by flow or more with respect to the total sputtering gas. If it is less than 10% by flow rate, the function as a sputtering auxiliary gas is insufficient, and there is a possibility that a nonmetallic component may escape from the compound material as a gas.
また、圧電膜を形成する工程において、10-5Pa以下の高真空雰囲気下で行うことが好ましい。
上記のような高真空あるいは超高真空雰囲気下では、化合物ターゲットの組成比の維持が可能であり、スパッタリングの雰囲気中に残存する酸素などの不純物を取り込んで堆積させてしまうことを防止することができる。
Further, it is preferable that the step of forming the piezoelectric film is performed in a high vacuum atmosphere of 10 −5 Pa or less.
In the high vacuum or ultra-high vacuum atmosphere as described above, the composition ratio of the compound target can be maintained, and it is possible to prevent the impurities such as oxygen remaining in the sputtering atmosphere from being taken in and deposited. it can.
上記のようにして圧電膜13を形成した後、図3(a)に示すように、下部電極12と同様にして圧電膜13上に上部電極14を形成する。
さらに、図3(b)に示すように、必要に応じて上部電極14および圧電膜13をパターン加工する。図面上は上部電極14および圧電膜13を同様のパターンとしているが、それぞれ異なるパターンにしてもよい。
After the
Further, as shown in FIG. 3B, the
上記の後の工程としては、例えば圧電膜13および下部電極12を貫通して犠牲層11に達する不図示の開口部を開口し、例えばHF液などのウェットエッチングにより、開口部よりエッチング液を浸入させ、犠牲層11を除去する。
以上で、本実施形態に係る図1に示す構造のFBARを形成することができる。
As the subsequent step, for example, an opening (not shown) that reaches the
Thus, the FBAR having the structure shown in FIG. 1 according to the present embodiment can be formed.
その他、FBARの構造および製造方法として、非特許文献1および2に記載の構造や製造方法に、本実施形態に係るFBARの構造および製造方法を適用することができる。
In addition, as the structure and manufacturing method of the FBAR, the structure and manufacturing method of the FBAR according to the present embodiment can be applied to the structure and manufacturing method described in
上記の本実施形態に係るFBARの製造方法によれば、圧電膜を形成する際に、スパッタリングターゲットに高純度金属ターゲットではなく、窒化アルミニウムあるいは酸化亜鉛などの化合物ターゲットを用いることで、300℃以下の低温での圧電膜の成膜が可能となる。
上記各化合物材料のターゲットは高融点材料であるために組成変形を起こしにくく、300℃以下の低温成膜においてもターゲットの同じ組成の膜を形成することができる。
According to the FBAR manufacturing method of the present embodiment described above, when forming a piezoelectric film, not a high-purity metal target but a compound target such as aluminum nitride or zinc oxide is used as a sputtering target. The piezoelectric film can be formed at a low temperature.
Since the target of each of the above compound materials is a high melting point material, composition deformation hardly occurs, and a film having the same composition as the target can be formed even at low temperature film formation of 300 ° C. or lower.
また、反応スパッタリングと異なり、化合物ターゲットは、その融点の高さのためにスパッタリング補助ガスを例えば10流量%以上導入するだけで、スパッタされた原子群が基板に到達するまでに組成比を崩してしまうことを防止して堆積、成膜することができ、図11に示す従来のスパッタリングのモデルM1と異なり、圧電膜の組成のバラツキを抑制することができる。 In addition, unlike reactive sputtering, the compound target has a composition ratio that is reduced until the sputtered atomic group reaches the substrate simply by introducing a sputtering auxiliary gas of, for example, 10% by flow or more because of its high melting point. In contrast to the conventional sputtering model M1 shown in FIG. 11, variations in the composition of the piezoelectric film can be suppressed.
さらに、スパッタリングの主体的なガスは従来の金属スパッタリングと同様の希ガス、即ち、アルゴンやキセノンであり、スパッタリング補助ガスである非金属成分のガスを10流量%程度に抑えることができるので、図11に示す従来のスパッタリングのモデルM2よりも成膜速度を速くすることができる。
これは、スパッタイオンのスパッタ率(非特許文献3参照)に起因している。
例えば、アルゴンのスパッタ率を1と規格化した場合、窒素(N2)や酸素(O2)のスパッタ率は約0.45となる。従来方法(上記のモデルM2)の反応性スパッタリングにおいては、非金属スパッタリングガスが70流量%、希ガスが30流量%であるので、全体のスパッタ率は(1×0.3+0.45×0.7)=0.615となる。
一方、上記の実施形態においては、非金属スパッタリングガス(補助ガス)が10流量%、希ガスが90流量%とすると、全体のスパッタ率は(1×0.9+0.45×0.1)=0.945となる。
即ち、スパッタ率の比(0.945/0.615)=1.54となるので、スパッタ速度が50%以上、少なく見積もっても40%以上は改善することが可能である。
また、膜内部応力も100MPa以下で成膜することができる。
Further, the main gas of sputtering is a rare gas similar to conventional metal sputtering, that is, argon or xenon, and the non-metallic component gas which is a sputtering auxiliary gas can be suppressed to about 10% by flow rate. As compared with the conventional sputtering model M2 shown in FIG.
This is due to the sputtering rate of sputtered ions (see Non-Patent Document 3).
For example, when the sputtering rate of argon is normalized to 1, the sputtering rate of nitrogen (N 2 ) or oxygen (O 2 ) is about 0.45. In the reactive sputtering of the conventional method (the above model M2), the non-metallic sputtering gas is 70% by flow and the rare gas is 30% by flow, so that the overall sputtering rate is (1 × 0.3 + 0.45 × 0. 7) = 0.615.
On the other hand, in the above embodiment, when the nonmetallic sputtering gas (auxiliary gas) is 10 flow% and the rare gas is 90 flow%, the total sputtering rate is (1 × 0.9 + 0.45 × 0.1) = 0.945.
That is, since the ratio of the sputtering rate (0.945 / 0.615) = 1.54, the sputtering rate can be improved by 50% or more, even if estimated to be 40% or less.
Further, the film internal stress can be formed at 100 MPa or less.
上記のように、本実施形態に係るFBARの製造方法によれば、予め化合物とされた圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより薄膜バルク音響共振子を構成する圧電膜を形成することから、均一性が高く、c軸配向性が高い、高膜質の圧電膜を生産性高く製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing an FBAR according to the present embodiment, the piezoelectric film constituting the thin film bulk acoustic resonator is formed by non-reactive sputtering using a compound material that expresses piezoelectricity, which is a compound in advance, as a target. Since it is formed, a high-quality piezoelectric film having high uniformity and high c-axis orientation can be manufactured with high productivity.
第2実施形態
図4は実施形態に係るFBARの構成を示す模式断面図である。
例えば、シリコンあるいはサファイアの高抵抗材料などからなる基板10に、所定の共振領域を構成する空隙Vとなる凹部10aが形成されており、凹部10aの両端部において接し、空隙Vを保持するように、下部電極12、圧電膜13および上部電極14の積層体からなる弾性共振膜15が形成されている。
下部電極12、圧電膜13および上部電極14は、第1実施形態と同様の材料や膜厚とすることができる。
空隙Vとなる凹部10aの深さは例えば数μm程度であり、下部電極12、上部電極14および圧電膜13の膜厚や空隙Vの高さなどは、共振周波数に合わせて適宜調整することができる。
Second Embodiment FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of an FBAR according to the embodiment.
For example, the
The
The depth of the
ここで、第1実施形態と同様に、空隙Vと弾性共振膜15の界面において音響のインピーダンスに差が生じるため、弾性共振膜15の振動が基板10に伝達されずに弾性共振膜15側に反射し、特に弾性共振膜内において定在波条件を満たす場合には共振状態となり、圧電共振子を実現できる。
Here, as in the first embodiment, there is a difference in acoustic impedance at the interface between the gap V and the
次に、本実施形態に係るFBARの製造方法について説明する。
まず、図5(a)に示すように、基板10に、凹部のパターンを開口するレジスト膜をパターン形成し、ウェットエッチングなどのエッチングを行って凹部10aを形成する。
次に、例えばCVD法などにより、酸化シリコンあるいはゲルマニウムなど、基板10や弾性共振膜15に対して選択的にエッチング除去が可能な材料を凹部10aを埋め込んで全面に堆積させ、凹部10aの外部に堆積した部分をエッチングで除去し、基板10の凹部10aに埋め込まれた犠牲層11とする。
Next, a method for manufacturing the FBAR according to the present embodiment will be described.
First, as shown in FIG. 5A, a resist film that opens a pattern of a recess is formed on the
Next, a material that can be selectively removed by etching with respect to the
次に、図5(b)に示すように、犠牲層11を被覆して、例えばCVD法、スパッタリング法、真空蒸着法などの気相合成法により下部電極12を形成し、さらに第1実施形態と同様にして、下部電極12上に、例えば、窒化アルミニウムあるいは酸化亜鉛などの圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜13を形成し、さらに下部電極12と同様にして圧電膜13上に上部電極14を形成する。さらに必要に応じて上部電極14、圧電膜13および下部電極12をパターン加工する。
Next, as shown in FIG. 5B, the
次に、例えば上部電極14、圧電膜13および下部電極12などを貫通して犠牲層11に達する不図示の開口部を開口し、例えばHF液などのウェットエッチングにより、開口部よりエッチング液を浸入させ、犠牲層11を除去する。
以上で、本実施形態に係る図4に示す構造のFBARを形成することができる。
Next, for example, an opening (not shown) that reaches the
As described above, the FBAR having the structure shown in FIG. 4 according to this embodiment can be formed.
その他、FBARの構造および製造方法として、非特許文献4に記載の構造や製造方法に、本実施形態に係るFBARの構造および製造方法を適用することができる。
In addition, as the FBAR structure and manufacturing method, the FBAR structure and manufacturing method according to this embodiment can be applied to the structure and manufacturing method described in
上記の本実施形態に係るFBARの製造方法によれば、第1実施形態と同様に、予め化合物とされた圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより薄膜バルク音響共振子を構成する圧電膜を形成することから、高い膜質の圧電膜を生産性高く製造することができる。 According to the FBAR manufacturing method of the present embodiment described above, as in the first embodiment, the thin film bulk acoustic resonator is formed by non-reactive sputtering using a compound material that expresses a piezoelectric property that is a compound in advance. Since the piezoelectric film is formed, a high-quality piezoelectric film can be manufactured with high productivity.
第3実施形態
図6は実施形態に係るFBARの構成を示す模式断面図である。
例えば、シリコンあるいはサファイアの高抵抗材料などからなる基板10の両面に酸化シリコンなどの被覆層(10b,10c)が形成されており、一方の被覆層10bの上層に、下部電極12、圧電膜13および上部電極14の積層体からなる弾性共振膜15が形成されている。
下部電極12、圧電膜13および上部電極14は、第1実施形態と同様の材料や膜厚とすることができる。
基板10には、他方の被覆層10cの表面から基板10を貫通して弾性共振膜15の下部電極12側の表面(実際には被覆層10b)を露出させる開口部10dが形成されており、ダイアフラム構造の基板となっている。
Third Embodiment FIG. 6 is a schematic sectional view showing the structure of an FBAR according to the embodiment.
For example, coating layers (10b, 10c) made of silicon oxide or the like are formed on both surfaces of a
The
The
ここで、第1実施形態と同様に、弾性共振膜15の開口部10d側の表面(実際には被覆層10bの表面)において音響のインピーダンスに差が生じるため、弾性共振膜15の振動が基板10に伝達されずに弾性共振膜15側に反射し、特に弾性共振膜内において定在波条件を満たす場合には共振状態となり、圧電共振子を実現できる。
Here, as in the first embodiment, a difference occurs in acoustic impedance on the surface of the
次に、本実施形態に係るFBARの製造方法について説明する。
まず、基板10の両表面に酸化シリコンなどの被覆層(10b,10c)を形成し、一方の被覆層10bの上層に、例えばCVD法、スパッタリング法、真空蒸着法などの気相合成法により下部電極12を形成し、さらに第1実施形態と同様にして、下部電極12上に、例えば、窒化アルミニウムあるいは酸化亜鉛などの圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜13を形成し、さらに下部電極12と同様にして圧電膜13上に上部電極14を形成する。さらに必要に応じて上部電極14、圧電膜13および下部電極12をパターン加工する。
次に、弾性共振膜15の形成面の裏面側における被覆層10c上にダイアフラム構造を形成する領域を開口するレジスト膜を形成し、これをマスクとし、他方の被覆層10bをエッチングストッパとするエッチングにより、基板10を貫通して弾性共振膜15の下部電極12側の表面(実際には被覆層10b)を露出させる開口部10dを形成して、ダイアフラム構造の基板とする。
以上で、本実施形態に係る図6に示す構造のFBARを形成することができる。
Next, a method for manufacturing the FBAR according to the present embodiment will be described.
First, coating layers (10b, 10c) such as silicon oxide are formed on both surfaces of the
Next, a resist film that opens a region for forming a diaphragm structure is formed on the
As described above, the FBAR having the structure shown in FIG. 6 according to the present embodiment can be formed.
その他、FBARの構造および製造方法として、非特許文献5に記載の構造や製造方法に、本実施形態に係るFBARの構造および製造方法を適用することができる。
In addition, as the structure and manufacturing method of the FBAR, the structure and manufacturing method of the FBAR according to the present embodiment can be applied to the structure and manufacturing method described in
上記の本実施形態に係るFBARの製造方法によれば、第1実施形態と同様に、予め化合物とされた圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより薄膜バルク音響共振子を構成する圧電膜を形成することから、高い膜質の圧電膜を生産性高く製造することができる。 According to the FBAR manufacturing method of the present embodiment described above, as in the first embodiment, the thin film bulk acoustic resonator is formed by non-reactive sputtering using a compound material that expresses a piezoelectric property that is a compound in advance. Since the piezoelectric film is formed, a high-quality piezoelectric film can be manufactured with high productivity.
第4実施形態
図7は実施形態に係るFBARの構成を示す模式断面図である。
例えば、シリコンあるいはサファイアの高抵抗材料などからなる基板10上に、第1反射膜16a、第2反射膜16b、第3反射膜16c、第4反射膜16d、第5反射膜16e、第6反射膜16fおよび第7反射膜16gなどの7層の積層体からなる音響反射膜16が形成されており、その上層に下部電極12、圧電膜13および上部電極14の積層体からなる弾性共振膜15が形成されている。
Fourth Embodiment FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of an FBAR according to the embodiment.
For example, the
上記のFBARは、振動空間は設けられておらず、基板10と下部電極12の間に、音響反射膜16が形成されている。
ここで、音響反射膜16を構成する第1反射膜16a〜第7反射膜16gは、固有音響抵抗値の異なる材料を交互に多重に積層させた構成であるが、反射率を上げるためには単に多重に積層しただけではその効果が不十分であり、効率よく反射させるため、それぞれの膜厚が共振周波数λの1/4の値(λ/4)となっている。
The FBAR has no vibration space, and an
Here, the
ここで、第1実施形態と同様に、音響反射膜16と弾性共振膜15の界面において音響のインピーダンスに差が生じるため、弾性共振膜15の振動が基板10に伝達されずに弾性共振膜15側に反射し、特に弾性共振膜内において定在波条件を満たす場合には共振状態となり、圧電共振子を実現できる。
Here, as in the first embodiment, since a difference in acoustic impedance occurs at the interface between the
次に、本実施形態に係るFBARの製造方法について説明する。
まず、公知の方法により基板10に固有音響抵抗値の異なる材料を共振周波数λの1/4の値(λ/4)の膜厚で交互に積層させ、その上層に、例えばCVD法、スパッタリング法、真空蒸着法などの気相合成法により下部電極12を形成し、さらに第1実施形態と同様にして、下部電極12上に、例えば、窒化アルミニウムあるいは酸化亜鉛などの圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜13を形成し、さらに下部電極12と同様にして圧電膜13上に上部電極14を形成する。さらに必要に応じて上部電極14、圧電膜13、下部電極12および音響反射膜16をパターン加工する。
以上で、本実施形態に係る図7に示す構造のFBARを形成することができる。
Next, a method for manufacturing the FBAR according to the present embodiment will be described.
First, materials having different specific acoustic resistance values are alternately stacked on the
As described above, the FBAR having the structure shown in FIG. 7 according to this embodiment can be formed.
その他、FBARの構造および製造方法として、非特許文献6に記載の構造や製造方法に、本実施形態に係るFBARの構造および製造方法を適用することができる。 In addition, as the FBAR structure and manufacturing method, the FBAR structure and manufacturing method according to this embodiment can be applied to the structure and manufacturing method described in Non-Patent Document 6.
上記の本実施形態に係るFBARの製造方法によれば、第1実施形態と同様に、予め化合物とされた圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより薄膜バルク音響共振子を構成する圧電膜を形成することから、高い膜質の圧電膜を生産性高く製造することができる。 According to the FBAR manufacturing method of the present embodiment described above, as in the first embodiment, the thin film bulk acoustic resonator is formed by non-reactive sputtering using a compound material that expresses a piezoelectric property that is a compound in advance. Since the piezoelectric film is formed, a high-quality piezoelectric film can be manufactured with high productivity.
(実施例)
図8は従来例に係る反応性スパッタリングにより窒化アルミニウムの圧電膜を形成したときの圧電膜のc軸配向性を示すXRD強度と形成時の窒素濃度の関係を示すグラフである。これは、非特許文献7に記載のデータからc軸配向性を示すXRD強度を抽出してグラフ化したものである。
このように、従来例に係る反応性スパッタリングで圧電膜を形成すると、窒化アルミニウムのc軸配向性は窒素濃度に大きく依存し、窒素濃度が低くなるとc軸配向性も低くなり、膜質が低下してしまうことが確認された。
(Example)
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the XRD intensity indicating the c-axis orientation of the piezoelectric film and the nitrogen concentration at the time of formation when the aluminum nitride piezoelectric film is formed by reactive sputtering according to the conventional example. This is a graph obtained by extracting the XRD intensity indicating the c-axis orientation from the data described in Non-Patent Document 7.
As described above, when a piezoelectric film is formed by reactive sputtering according to the conventional example, the c-axis orientation of aluminum nitride greatly depends on the nitrogen concentration. When the nitrogen concentration is lowered, the c-axis orientation is also lowered and the film quality is lowered. It was confirmed that.
一方、図9は本実施形態に係る非反応性スパッタリングにより窒化アルミニウムの圧電膜を形成したときの圧電膜のc軸配向性を示すXRD強度と形成時の窒素濃度の関係をシミュレーションにより求めたグラフである。
このように、本実施形態に係る非反応性スパッタリングで圧電膜を形成すると、窒化アルミニウムのc軸配向性の窒素濃度に対する依存性が小さくなり、窒素濃度の工程に関わらず高いc軸配向性を保持でき、膜質を向上できることが確認された。
On the other hand, FIG. 9 is a graph obtained by simulating the relationship between the XRD intensity indicating the c-axis orientation of the piezoelectric film and the nitrogen concentration during formation when the aluminum nitride piezoelectric film is formed by non-reactive sputtering according to the present embodiment. It is.
As described above, when the piezoelectric film is formed by the non-reactive sputtering according to the present embodiment, the dependency of the aluminum nitride on the c-axis orientation with respect to the nitrogen concentration is reduced, and a high c-axis orientation is achieved regardless of the nitrogen concentration process. It was confirmed that the film quality could be maintained and the film quality could be improved.
本発明は、上記の実施形態に限定されない。
例えば、本発明はFBARの製造方法に限らず、FBAR以外の素子に用いられる圧電膜を形成するための方法として適用可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, the present invention is not limited to the FBAR manufacturing method, but can be applied as a method for forming a piezoelectric film used for an element other than the FBAR.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明の薄膜バルク音響共振子の製造方法は、携帯電話などのワイヤレス通信システムやワイヤレスセンシングシステムにおける送信フィルタやデュプレクサなどの回路に用いられるFBARの製造方法に適用可能である。 The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to the present invention can be applied to a method for manufacturing an FBAR used in a circuit such as a transmission filter or a duplexer in a wireless communication system such as a mobile phone or a wireless sensing system.
本発明の圧電膜の形成方法は、FBARあるいはその他の圧電膜を含む素子の製造工程において用いる圧電膜の形成方法に適用できる。 The method for forming a piezoelectric film of the present invention can be applied to a method for forming a piezoelectric film used in a manufacturing process of an element including an FBAR or other piezoelectric film.
本発明の非反応性スパッタリング装置は、FBARあるいはその他の圧電膜を含む素子の製造工程において非反応性スパッタリングにより圧電膜を形成する装置に適用できる。 The non-reactive sputtering apparatus of the present invention can be applied to an apparatus for forming a piezoelectric film by non-reactive sputtering in a manufacturing process of an element including an FBAR or other piezoelectric film.
10,100…基板、10a…凹部、10b,10c…窒化シリコン膜、10d…裏面ビア、11…犠牲膜、12,102…下部電極、13,103…圧電膜、14,104…上部電極、15,105…弾性共振膜、16…音響反射膜、16a…第1反射膜、16b…第2反射膜、16c…第3反射膜、16d…第4反射膜、16e…第5反射膜、16f…第6反射膜、16g…第7反射膜、V…空隙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ... Board | substrate, 10a ... Recessed part, 10b, 10c ... Silicon nitride film, 10d ... Back surface via, 11 ... Sacrificial film, 12, 102 ... Lower electrode, 13, 103 ... Piezoelectric film, 14, 104 ... Upper electrode, 15 , 105 ... elastic resonance film, 16 ... acoustic reflection film, 16a ... first reflection film, 16b ... second reflection film, 16c ... third reflection film, 16d ... fourth reflection film, 16e ... fifth reflection film, 16f ... Sixth reflective film, 16g ... seventh reflective film, V ... air gap
Claims (15)
基板に、下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上層に、圧電性を発現する化合物材料をターゲットとする非反応性スパッタリングにより圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜の上層に、上部電極を形成する工程と
を有する薄膜バルク音響共振子の製造方法。 A method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator having an elastic resonance film formed by laminating at least a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode,
Forming a lower electrode on the substrate;
Forming a piezoelectric film on the upper layer of the lower electrode by non-reactive sputtering using a compound material that exhibits piezoelectricity as a target;
Forming a top electrode on an upper layer of the piezoelectric film. A method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator.
請求項1に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, wherein a target formed by a melting method is used as the target in the step of forming the piezoelectric film.
請求項1に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, wherein in the step of forming the piezoelectric film, a target having a density of 90% or more with respect to a theoretical density is used as the target.
請求項1に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 The method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, wherein in the step of forming the piezoelectric film, the compound material is aluminum nitride or zinc oxide.
請求項1に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 The method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, wherein in the step of forming the piezoelectric film, the piezoelectric material is formed by non-reactive sputtering using a non-metallic component of the compound material as a sputtering auxiliary gas.
請求項5に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 5, wherein in the step of forming the piezoelectric film, nitrogen gas or oxygen gas is used as the sputtering auxiliary gas.
請求項5に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 5, wherein in the step of forming the piezoelectric film, the sputtering auxiliary gas is used at a flow rate of 10 flow% or more.
請求項1に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, wherein the step of forming the piezoelectric film is performed in a high vacuum atmosphere of 10 −5 Pa or less.
前記下部電極を形成する工程においては、前記犠牲層を被覆して前記犠牲層の両端部において前記基板に接するように形成し、
前記上部電極を形成する工程の後に、前記犠牲層を除去する工程をさらに有する
請求項1に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 Before the step of forming the lower electrode, further comprising the step of forming a sacrificial layer on the substrate;
In the step of forming the lower electrode, the sacrificial layer is covered so as to be in contact with the substrate at both ends of the sacrificial layer,
The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, further comprising a step of removing the sacrificial layer after the step of forming the upper electrode.
前記犠牲層を除去する工程においては、前記開口部を介して除去する
請求項9に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 After the step of forming the upper electrode and before the step of removing the sacrificial layer, the method further includes the step of forming an opening that penetrates at least the piezoelectric film and the lower electrode and reaches the sacrificial layer,
The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 9, wherein the sacrificial layer is removed through the opening.
前記犠牲層を形成する工程においては、前記凹部に埋め込むように形成する
請求項9に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 Before the step of forming the sacrificial layer, and further, forming a recess in the substrate,
The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 9, wherein the sacrificial layer is formed so as to be embedded in the recess.
請求項1に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 After the step of forming the upper electrode, an opening that penetrates the substrate from the back surface side of the formation surface of the elastic resonance film and exposes the lower electrode side surface of the elastic resonance film is formed to form a diaphragm structure. The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, further comprising a step of forming a substrate.
前記下部電極を形成する工程においては、前記音響反射膜の上層に形成する
請求項1に記載の薄膜バルク音響共振子の製造方法。 Before the step of forming the lower electrode, further comprising the step of forming an acoustic reflection film on the substrate,
The method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, wherein in the step of forming the lower electrode, the lower electrode is formed in an upper layer of the acoustic reflection film.
圧電膜の形成方法。 A method for forming a piezoelectric film, comprising: forming a piezoelectric film on a substrate by non-reactive sputtering using a compound material that exhibits piezoelectricity as a target.
前記非反応性スパッタリング処理室に配置され、基板を保持する基板保持部と、
前記非反応性スパッタリング処理室に配置された圧電性を発現する化合物材料からなるターゲットと、
前記基板および前記ターゲットに電圧を印加する電源と
を有し、前記基板および前記ターゲットに所定の電圧を印加して非反応性スパッタリングにより前記ターゲットの化合物材料を前記基板上に堆積させて圧電膜を形成する
非反応性スパッタリング装置。 A non-reactive sputtering chamber;
A substrate holding unit disposed in the non-reactive sputtering chamber and holding a substrate;
A target made of a compound material that expresses piezoelectricity disposed in the non-reactive sputtering chamber;
A power source for applying a voltage to the substrate and the target, applying a predetermined voltage to the substrate and the target, and depositing a compound material of the target on the substrate by non-reactive sputtering to form a piezoelectric film Non-reactive sputtering equipment to be formed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004017306A JP2005210614A (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Thin-film bulk acoustic resonator manufacturing method, piezoelectric film forming method and non-reactive sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004017306A JP2005210614A (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Thin-film bulk acoustic resonator manufacturing method, piezoelectric film forming method and non-reactive sputtering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005210614A true JP2005210614A (en) | 2005-08-04 |
Family
ID=34902183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004017306A Abandoned JP2005210614A (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Thin-film bulk acoustic resonator manufacturing method, piezoelectric film forming method and non-reactive sputtering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005210614A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007175862A (en) * | 2005-11-30 | 2007-07-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Micro-structure, manufacturing method thereof, and micro-electromechanical device |
US7732241B2 (en) | 2005-11-30 | 2010-06-08 | Semiconductor Energy Labortory Co., Ltd. | Microstructure and manufacturing method thereof and microelectromechanical system |
KR101185529B1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-09-24 | 한국과학기술원 | Device and fabrication method of film bulk acoustic resonator |
CN114301420A (en) * | 2021-11-04 | 2022-04-08 | 郴州功田电子陶瓷技术有限公司 | Solid-state bulk acoustic wave resonator |
-
2004
- 2004-01-26 JP JP2004017306A patent/JP2005210614A/en not_active Abandoned
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007175862A (en) * | 2005-11-30 | 2007-07-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Micro-structure, manufacturing method thereof, and micro-electromechanical device |
US7732241B2 (en) | 2005-11-30 | 2010-06-08 | Semiconductor Energy Labortory Co., Ltd. | Microstructure and manufacturing method thereof and microelectromechanical system |
CN1974373B (en) * | 2005-11-30 | 2012-09-05 | 株式会社半导体能源研究所 | Micro structure, its manufacture method and micro electromechanical system |
KR101185529B1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-09-24 | 한국과학기술원 | Device and fabrication method of film bulk acoustic resonator |
CN114301420A (en) * | 2021-11-04 | 2022-04-08 | 郴州功田电子陶瓷技术有限公司 | Solid-state bulk acoustic wave resonator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10637435B2 (en) | Bulk acoustic wave resonator and filter including the same | |
JP5190841B2 (en) | Piezoelectric thin film, piezoelectric body and manufacturing method thereof, and piezoelectric resonator, actuator element, and physical sensor using the piezoelectric thin film | |
CN104716925B (en) | Piezoelectric thin film vibrator and its manufacture method, wave filter and duplexer | |
US20110121916A1 (en) | Hybrid bulk acoustic wave resonator | |
JP4784815B2 (en) | High-order mode thin film resonator, piezoelectric thin film, and method for manufacturing piezoelectric thin film | |
JP2003087085A (en) | Piezoelectric resonator, filter and electronic communications equipment | |
WO2007004435A1 (en) | Acoustic resonator and filter | |
JP2008072691A (en) | Resonator, apparatus having the same and fabrication method of resonator | |
WO2007119643A1 (en) | Film bulk acoustic resonator, piezoelectric thin film device and method for manufacturing the piezoelectric thin film device | |
JP2006217188A (en) | Thin film piezoelectric resonator and its manufacturing method | |
JP2008211392A (en) | Resonator and manufacturing method thereof | |
JP7306726B2 (en) | Manufacturing method of film bulk acoustic wave resonator | |
JP2005057707A (en) | Thin film bulk acoustic resonator and micro electromechanical system device | |
JP4797772B2 (en) | BAW resonator | |
JP2005303573A (en) | Thin film piezoelectric resonator and its manufacturing method | |
JP2007228190A (en) | Bulk elastic wave resonance element, manufacturing method therefor and filter circuit | |
JP7329828B2 (en) | Nitride piezoelectric material and MEMS device using the same | |
JP2005210614A (en) | Thin-film bulk acoustic resonator manufacturing method, piezoelectric film forming method and non-reactive sputtering device | |
JPWO2009072585A1 (en) | Crystalline KLN film manufacturing method, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device | |
JP2008210895A (en) | Method for forming piezoelectric thin film, resonator, and ultra-wideband filter using the same | |
JP4697517B2 (en) | Piezoelectric thin film resonator and manufacturing method thereof | |
JP2010050736A (en) | Resonator, and method of manufacturing the same | |
JP2005236338A (en) | Piezoelectric thin-film resonator | |
JP2008211396A (en) | Manufacturing method of piezoelectric thin film, resonance device, and filter for uwb using same | |
JP4693407B2 (en) | Piezoelectric thin film device and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060712 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20080227 |