JP2006020277A - Thin film bulk acoustic resonator and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信機器に使用される小型高周波フィルタに適用して好適な薄膜バルク音響共振器及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a thin-film bulk acoustic resonator suitable for application to a small high-frequency filter used in communication equipment and a method for manufacturing the same.
近年、携帯電話やPDA(personal digital assistant 個人向携帯情報通信)機器等の通信機器の高機能化、高速化に伴い、内蔵される数100MHz〜数GHz動作の高周波フィルタには、これまでに増して小型化、低コスト化の要求がある。この要求を満たす高周波フィルタの有力候補が、半導体製造技術を用いて形成できる圧電体層が示す電気音響効果を利用した薄膜バルク音響共振器から成るフィルタである。 In recent years, with the increase in functionality and speed of communication devices such as mobile phones and PDAs (personal digital assistants), the number of built-in high frequency filters operating from several hundred MHz to several GHz has increased. Therefore, there is a demand for downsizing and cost reduction. A promising candidate for a high-frequency filter that satisfies this requirement is a filter composed of a thin-film bulk acoustic resonator that utilizes the electroacoustic effect exhibited by a piezoelectric layer that can be formed using semiconductor manufacturing technology.
この薄膜バルク音響共振器の代表的な従来例として非特許文献1に記載されている空気ブリッジ型と呼ばれる図15及び図16に示すものがある。図15はこの空気ブリッジ型の薄膜バルク音響共振器の例の平面図、図16は図15のA−A線断面図である。
As a typical conventional example of this thin film bulk acoustic resonator, there is one shown in FIG. 15 and FIG. 16 called an air bridge type described in Non-Patent
この従来の空気ブリッジ型の薄膜バルク音響共振器は図15及び図16に示す如く、高抵抗シリコンや高抵抗ガリウム砒素から成る支持基板1上に厚さ0.1〜0.5μmの方形の下部電極3を設ける。
As shown in FIGS. 15 and 16, this conventional air-bridge type thin film bulk acoustic resonator has a rectangular lower part having a thickness of 0.1 to 0.5 μm on a
この下部電極3上に厚さ1〜2μm程度の圧電体層4を設け、この圧電体層4上に厚さ0.1〜0.5μm程度の方形の上部電極5を設ける。
A
この下部電極3、圧電体層4及び上部電極5は半導体製造技術で周知のスパッタ堆積技術やレジストをマスクとした各種エッチング技術を用いて順次形成される。
The
下部電極3及び上部電極5としては例えばモリブデン、タングステン、チタン、白金、ルテニウム、アルミニウム等が使用され、圧電体層4としては例えば窒化アルミニウムや酸化亜鉛が用いられる。
For example, molybdenum, tungsten, titanium, platinum, ruthenium, aluminum or the like is used as the
この上部電極5と下部電極3とが圧電体層4を介して重なり合った領域(即ち薄膜バルク音響共振器として動作する領域)の直下に厚さを0.5〜3μm程度の空気層2を形成し、この下部電極3も上部電極5と同様に空気と接する境界面をもっている。
An
この空気層2は、シリコン酸化膜、PSG膜(phosphorus silicate glass リンを添加したシリカガラス膜)、BPSG膜(boron phosphorus silicate glass ホウ素とリンを添加したシリカガラス膜)、SOG膜等を図15、図16に示す如きビアホール6を介してHF水溶液でエッチング除去することで形成される。
The
次に、この図15及び図16に示す薄膜バルク音響共振器の動作につき説明する。 Next, the operation of the thin film bulk acoustic resonator shown in FIGS. 15 and 16 will be described.
この上部電極5と下部電極3との間に交流電圧を印加して時間的に変化する電界を圧電体層4の内部に生じさせると、圧電体層4は電気的エネルギーの一部を弾性波(以下音波と記す)という形の機械的エネルギーへ変換する。
When an alternating voltage is applied between the
この機械的エネルギーは上部電極5及び下部電極3の電極面の垂直方向である圧電体層4の膜厚方向に伝搬され、再び電気的エネルギーへと変換される。この電気的/機械的エネルギーの変換過程でその効率が優れる特定の周波数が存在し、この周波数を持つ交流電圧を印加したとき、この薄膜バルク音響共振器は極めて低いインピーダンスを示す。
This mechanical energy is propagated in the film thickness direction of the
この特定の周波数は一般に共振周波数γと呼ばれ、その値γは一次近似として、上部電極5と下部電極3との存在を無視したとき、
γ=V/(2t)
で与えられる。ここでVは圧電体層4中の音波の速度、tは圧電体層4の厚さである。
This specific frequency is generally called the resonance frequency γ, and its value γ is a first order approximation, and when the presence of the
γ = V / (2t)
Given in. Here, V is the velocity of the sound wave in the
音波の波長をλとすると、
V=γλ
の関係が成立することから、
t=λ/2
となる。
If the wavelength of the sound wave is λ,
V = γλ
Since the relationship of
t = λ / 2
It becomes.
これは、圧電体層4中で誘起された音波が圧電体層4と上部電極5及び下部電極3との境界面で上下に反射を繰り返し、丁度、その半波長に対応した定在波が形成されていることを意味する。
This is because the sound wave induced in the
換言すれば、半波長の定在波が立っている音波の周波数と外部印加の交流電圧の周波数が一致したときが共振周波数γとなる。 In other words, the resonance frequency γ is when the frequency of the sound wave where the standing wave of half wavelength is standing matches the frequency of the externally applied AC voltage.
この共振周波数で、この薄膜バルク音響共振器のインピーダンスが極めて小さくなることを利用したものとして複数の薄膜バルク音響共振器をラダー型に組み、所望の周波数帯の電気信号のみを低損失で通過させるバンドパスフィルタが非特許文献1に紹介されている。
By utilizing the fact that the impedance of this thin film bulk acoustic resonator becomes extremely small at this resonance frequency, a plurality of thin film bulk acoustic resonators are assembled in a ladder shape, and only electrical signals in a desired frequency band are passed with low loss. A band-pass filter is introduced in Non-Patent
この薄膜バルク音響共振器は、例えば図17(図15、図16例の薄膜バルク音響共振器として動作する領域)に示す如く、上述の通り電極面に垂直方向に立つ振動モード(以下、主振動モードと呼ぶ)の音波7を利用するが、この電極面と並行方向に伝搬する振動モード(以下、横振動モードと呼ぶ)の音波8も誘起される。
For example, as shown in FIG. 17 (region operating as the thin film bulk acoustic resonator of FIGS. 15 and 16), this thin film bulk acoustic resonator has a vibration mode (hereinafter referred to as main vibration) that stands in the direction perpendicular to the electrode surface as described above. A
この横振動モードの音波8が上部電極5の端の圧電体層4中の仮想の垂直面9や圧電体層4の端面等の音響インピーダンスが大きく変わる境界面で反射を繰り返し、その結果、音波8の定在波が形成されると、この薄膜バルク音響共振器あるいはこの薄膜バルク音響共振器を使用したバンドパスフィルタの共振特性や品質係数が大きく劣化する。
The
具体的には、横振動モードの音波8は主振動モードの音波7に比較して長距離を伝搬するため、横振動モードの音波8の周波数は主振動モードの音波7の周波数、即ち共振周波数γよりかなり低くなるが、横振動モードの音波8の高調波成分が、この共振周波数γの近傍の周波数を持つ場合があり、この薄膜バルク音響共振器の共振特性にスプリアスと呼ばれるノイズが発生する。またバンドパスフィルタを構成すると、通過周波数帯域でリップルが発生し、不要に大きな挿入損を引き起こす。
Specifically, since the transverse vibration
従来、この横振動モードに起因するスプリアスを改善することを目的として、上部電極5の外側にて、圧電体層4端面を垂直ではない形状にする改善案が提案されている(特許文献1の図17参照)。この圧電体層4の端面を垂直ではない形状としたときは、この端面に到達した横振動モードの音波8を分散することで、横振動モードの定在波を生じさせづらくしている。
然しながら、この特許文献1の記載では圧電体層4の端面に到達した横振動モードの音波8を分散するのであるが、横振動モードの音波8の反射の大部分は図17に示す如く圧電体層4の端面ではなく上部電極5の端に垂直な仮想の反射面9で発生するため、圧電体層4のこの上部電極5の外側を垂直でない形状にしても、横振動モードに起因するスプリアスに対する抑制効果は少ない不都合があった。
However, in the description of
本発明は、斯る点に鑑み、横振動モードに起因するスプリアスを低減することを目的とする。 In view of this point, an object of the present invention is to reduce spurious due to the transverse vibration mode.
本発明による薄膜バルク音響共振器は、支持基板の上に形成された少なくとも1層の導電層から成る第1の電極と、この第1の電極の上面に隣接して形成された少なくとも1層から成る圧電体層と、この圧電体層の上面に隣接して形成された少なくとも1層の導電層から成る第2の電極との積層体で構成された薄膜バルク音響共振器において、この第2の電極の少なくとも外周端近傍に位置するこの圧電体層を除去することで、この圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つこの端面の少なくとも一部がこの第2の電極の内側に位置する構造であるものである。 A thin film bulk acoustic resonator according to the present invention includes a first electrode made of at least one conductive layer formed on a support substrate, and at least one layer formed adjacent to the upper surface of the first electrode. A thin film bulk acoustic resonator comprising a laminate of a piezoelectric layer comprising a piezoelectric material layer and a second electrode comprising at least one conductive layer formed adjacent to the upper surface of the piezoelectric layer; By removing the piezoelectric layer located at least near the outer peripheral edge of the electrode, the piezoelectric layer has a structure in which the end face appears, and at least a part of the end face is located inside the second electrode. It is a structure to do.
また、本発明による薄膜バルク音響共振器は、上述において、圧電体層の端面を第2の電極に垂直ではなく、傾きを持ち、且つ周期性を持たない凹凸形状としたものである。 In the above-described thin film bulk acoustic resonator according to the present invention, the end face of the piezoelectric layer is not perpendicular to the second electrode, but has an uneven shape having an inclination and no periodicity.
本発明によれば、第2の電極の外周端近傍に少なくとも位置する圧電体層を除去することで、この圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つこの端面の少なくとも一部がこの第2の電極の内側に位置する構造とし、この第2の電極の端部に対応する圧電体層をなくしたので、圧電体層の第2の電極の端に垂直な仮想の反射面が形成されることがなく、この部分による横振動モードの音波の反射が存在しないため、横振動モードに起因するスプリアスを低減することができる。 According to the present invention, by removing the piezoelectric layer located at least in the vicinity of the outer peripheral end of the second electrode, the piezoelectric layer has a structure in which the end face appears, and at least a part of the end face has this structure. Since the structure is located inside the second electrode and the piezoelectric layer corresponding to the end of the second electrode is eliminated, a virtual reflecting surface perpendicular to the end of the second electrode of the piezoelectric layer is formed. Since there is no reflection of the sound wave in the transverse vibration mode by this portion, spurious due to the transverse vibration mode can be reduced.
また本発明により、更に圧電体層の端面を第2の電極に垂直ではなく、傾きを持ち、且つ周期性を持たない凹凸形状としたときは、この横振動モードの音波の端面での反射は乱反射となり、この音波の定在波は立たず、結果としてスプリアスを低減できる。 Further, according to the present invention, when the end face of the piezoelectric layer is not uneven with respect to the second electrode but is inclined and has an irregular shape having no periodicity, the reflection of the sound wave in the transverse vibration mode on the end face is as follows. It becomes irregular reflection and the standing wave of this sound wave does not stand up, and as a result, spurious can be reduced.
以下、図1〜図10及び図13を参照して、本発明薄膜バルク音響共振器及びその製造方法を実施するための最良の形態の例につき説明する。 Hereinafter, an example of the best mode for carrying out the thin film bulk acoustic resonator of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.
本例による薄膜バルク音響共振器は、図1〜図3に示す構造を有しており、図2は平面図、図1は図2のI−I線断面図である。図1〜図3に示す本例による薄膜バルク音響共振器は、支持基板20の上に形成された導電層から成る下部電極22と、この下部電極22の上面に隣接して形成された圧電体層23と、この圧電体層23の上面に隣接して形成された導電層から成る上部電極24との積層体で構成されており、この上部電極24の外周端近傍に少なくとも位置するこの圧電体層23を除去することで、この圧電体層23の端面51が出現した構造を有し、且つこの端面51の少なくとも一部がこの上部電極24の内側に位置する構造を持つ。
The thin film bulk acoustic resonator according to this example has the structure shown in FIG. 1 to FIG. 3, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. The thin film bulk acoustic resonator according to this example shown in FIGS. 1 to 3 includes a
また、本例においては、この上部電極24と下部電極22とが圧電体層23を介して重なり合った領域(即ち、薄膜バルク音響共振器として動作する領域)の直下に、厚さ0.5〜3μm程度の空気層21を形成し、この下部電極22も上部電極24と同様に空気と接する境界面を持つようにする。
In this example, the thickness of 0.5 to 0.5 is directly below the region where the
次に、この図1〜図3に示す薄膜バルク音響共振器の製造方法の例を図4〜図10を参照して説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the thin film bulk acoustic resonator shown in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to FIGS.
先ず、図4に示す如く、比抵抗1000Ωcmを超える高抵抗シリコンや高抵抗ガリウム砒素から成る支持基板20に、後工程で空気層21となる所定の大きさの方形の穴(凹部)31を形成する。この穴(凹部)31の深さを0.5〜3μm程度とする。
First, as shown in FIG. 4, a rectangular hole (concave portion) 31 having a predetermined size to be an
次に、この穴(凹部)31にこの穴(凹部)31の深さ以上の厚さを持つ犠牲層32を堆積形成する。この犠牲層32としては、シリコン酸化膜、PSG膜、BPSG膜、SOG膜等とする。この犠牲層32を成形後、図5に示す如くCMP(chemical mechanical polishing 化学機械研磨)等により犠牲層32のエッチバックを行い、残された犠牲層32と支持基板20の表面が一致した平坦面に形成する。
Next, a
その後、半導体製造技術で周知のスパッタ堆積技術を用いて、図6に示す如くこの犠牲層32及び支持基板20上にこの犠牲層32を跨いで下部電極22を堆積形成する。この下部電極22としてはモリブデン、タングステン、白金、ルテニウム等を使用する。モリブデンを使用したとき、この下部電極22の厚さは0.1〜0.5μm程度が望ましく、本例では0.23μmとした。この下部電極22を堆積後、レジストをマスクとした各種エッチング技術を用いて所望の平面形状を有するパターンに形成した。
Thereafter, the
次に図7に示す如くスパッタ堆積技術を用い厚さ1〜2μm程度の圧電体層23を堆積する。この圧電体層23としては例えば窒化アルミニウムや酸化亜鉛を使用する。
Next, as shown in FIG. 7, a
その後、図8に示す如く、この圧電体層23上にスパッタ堆積技術を用いて上部電極24を堆積形成する。この上部電極24としては下部電極22と同様にモリブデンを使用し、その膜厚を0.23μmとした。この上部電極24としてはモリブデン、タングステン、白金、ルテニウム等が使用でき、膜厚は0.1〜0.5μmが望ましい。この上部電極24を堆積後、レジストをマスクとした各種エッチング技術を使用し、所望の平面形状例えば100μm×100μmの正方形のパターンに形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 8, an
次に図9に示す如く、この上部電極24をマスクとして、この圧電体層23の一部を表面側からエッチングし、圧電体層23の端面51が出現するようにする。例えば圧電体層23として膜厚1.2μmの窒化アルミニウム層を用いる場合、約38〜40℃に加熱した現像液(例えば東京応化製、商品名NMD−3)に7〜9分は浸すことで、厚さにして約0.8μmの窒化アルミニウム層をエッチングできる。
Next, as shown in FIG. 9, a part of the
この場合、この現像液は窒化アルミニウム層に対して異方性エッチング特性を示すため、圧電体層23である窒化アルミニウム層の端面51は基本的には約57度のテーパー角を持つ、しかし実際には、窒化アルミニウム層の表面又は内部に点在する不均一がマスクとなってエッチングが進行する場合が頻繁に見られ、結果として、図9に示す如く微小な円錐構造が多数乱立した断面形状が形成される。
In this case, since the developing solution exhibits anisotropic etching characteristics with respect to the aluminum nitride layer, the
この場合、図9に示す如く、圧電体層23の端面51にも微小円錐が現れ、結果として、不規則な凹凸が形成される。この端面51に現れる微小円錐の発生頻度が高い場合には、端面51と上部電極24とが交わる交線は不規則な曲線区分を有するが、頻度が低い場合には微小円錐の形成が交線に影響を及ぼしにくく、この交線は、ほぼ上部電極24の外周端の形状が反映される。
In this case, as shown in FIG. 9, a minute cone appears on the
いずれの場合でも、このエッチング時での微小円錐の発生による端面51での不規則な凹凸は、程度の差はあるものの生じており、横振動モードの音波の反射が乱反射され定在波は立たないので、後述する如く反共振周波数近傍で生じるスプリアスは抑制される。
In any case, irregular irregularities on the
この場合、圧電体層23の端面51の上端の上部電極24と交わる交線はこの上部電極24の内側に位置している。この端面51と上部電極24との交線が上部電極24内へ侵入した距離Lは、エッチングで除去される圧電体層23である窒化アルミニウム層の厚さをαとしたとき、この上部電極24の外周端を起点として、上部電極24であるモリブデンとの界面に沿ったエッチングも伴い、最大2αであった。
In this case, the line of intersection with the
この場合、図9に示す如く、上部電極24の外周端近傍及び外側に位置する圧電体層23を厚み方向視で全てではなく、一部残すように除去することで、この圧電体層23の端面51を出現させている。
In this case, as shown in FIG. 9, the
次に図10に示す如く圧電体層23及び下部電極22を貫通して犠牲層32に至るビアホ−ル26を形成し、このビアホ−ル26を介してHF水溶液で犠牲層32を完全に除去して空気層21を形成し、図1、図3に示す如き薄膜バルク音響共振器を得る。
Next, as shown in FIG. 10, a via
次にこの図1〜図3に示す薄膜バルク音響共振器の動作につき説明する。 Next, the operation of the thin film bulk acoustic resonator shown in FIGS. 1 to 3 will be described.
この上部電極24と下部電極22との間に交流電圧を印加して時間的に変化する電界を圧電体層23の内部に生じさせると、圧電体層23は電気的エネルギーの一部を弾性波(以下音波と記す)という形の機械的エネルギーへ変換する。
When an alternating voltage is applied between the
この機械的エネルギー(主振動モードの音波41)は図3に示す如く上部電極24及び下部電極22の電極面の垂直方向である圧電体層23の膜厚方向に伝搬され、再び電気的エネルギーへと変換される。この電気的/機械的エネルギーの変換過程でその効率が優れる特定の周波数が存在し、この周波数を持つ交流電圧を印加したとき、この薄膜バルク音響共振器は極めて低いインピーダンスを示す。
This mechanical energy (
この特定の周波数は一般に共振周波数γと呼ばれ、その値γは一次近似として、上部電極24と下部電極22との存在を無視したとき、
γ=V/(2t)
で与えられる。ここでVは圧電体層23中の音波の速度、tは圧電体層23の厚さである。
This specific frequency is generally called the resonance frequency γ, and its value γ is a first order approximation, and when the presence of the
γ = V / (2t)
Given in. Here, V is the speed of sound waves in the
音波の波長をλとすると、
V=γλ
の関係が成立することから、
t=λ/2
となる。
If the wavelength of the sound wave is λ,
V = γλ
Since the relationship of
t = λ / 2
It becomes.
これは、圧電体層23中で誘起された音波が圧電体層23と上部電極24及び下部電極22との境界面で上下に反射を繰り返し、丁度、その半波長に対応した定在波が形成されていることを意味する。
This is because the sound wave induced in the
換言すれば、半波長の定在波が立っている音波の周波数と外部印加の交流電圧の周波数が一致したときが共振周波数γとなる。 In other words, the resonance frequency γ is when the frequency of the sound wave where the standing wave of half wavelength is standing matches the frequency of the externally applied AC voltage.
本例によれば、上部電極24をマスクとして圧電体層23のエッチングで出現した端面51の上端が、上部電極24の外周端よりも内側に位置しているので、この上部電極24の外周端に隣接する圧電体層23はない。このため、図3に示す如くこの上部電極24の外周端で上部電極24に垂直な仮想の反射面は存在せず、この部分による横振動モードの音波42の反射がなく、横振動モードに起因するスプリアスを低減することができる。
According to this example, since the upper end of the
また本例によれば、上部電極24をマスクとして圧電体層23をエッチングして端面51を出現させているので、端面51はこの上部電極24に垂直ではなく、傾きを持ち、且つ周期性の無い凹凸形状となるので、図3に示す如く、この横振動モードの音波42のこの端面51での反射は乱反射となる。このため、この音波42の定在波は立たず、結果としてスプリアスを低減できる。
Further, according to this example, since the
因みに、図1に示す如き構成の薄膜バルク音響共振器を試作し、そのインピーダンスを交流電圧の周波数を変えて実測した結果を図13に示す。比較のため、図17に示す如き、圧電体層4をエッチングしていない構成についても試作し実測した結果を図14に示す。ここで示すインピーダンスの値は、薄膜バルク音響共振器を単なる並行平板容量と見なしたときの容量値で規格化してある。
Incidentally, a thin film bulk acoustic resonator having a configuration as shown in FIG. 1 is prototyped, and the result of actually measuring the impedance by changing the frequency of the AC voltage is shown in FIG. For comparison, FIG. 14 shows the results of trial manufacture and measurement of a configuration in which the
この薄膜バルク音響共振器の構成としては、上部電極24,5及び下部電極22,3としてモリブデンを使用し、厚さを夫々0.23μmとし、圧電体層23,4として窒化アルミニウムを使用し、厚さを1.2μmとし、上部電極24,5は100μm×100μmの正方形とした。また、圧電体層23即ち窒化アルミニウム層を0.7μmエッチングすることで、端面51に無秩序な凹凸形状を形成した。
As the configuration of this thin film bulk acoustic resonator, molybdenum is used as the
図17に示す如き、圧電体層4としての窒化アルミニウム層の膜厚が上部電極5の外周端の内外で同じである従来の薄膜バルク音響共振器は図14に示すように反共振周波数1.92GHz及びその近傍でノイズ状にインピーダンスが大きく変化しており、横振動モードによるスプリアスが顕著に確認される。
As shown in FIG. 17, the conventional thin film bulk acoustic resonator in which the thickness of the aluminum nitride layer as the
一方、図1に示す本例による薄膜バルク音響共振器は、図13に示す如く反共振周波数1.963GHz近傍でのスプリアスは激減し、比較的滑らかな特性となっている。これは本例によれば、横振動モードによるスプリアスが抑制されたことを意味する。 On the other hand, the thin film bulk acoustic resonator according to the present example shown in FIG. 1 has a relatively smooth characteristic with spurious reductions near the antiresonance frequency of 1.963 GHz as shown in FIG. This means that, according to this example, spurious due to the transverse vibration mode is suppressed.
尚、上述製造例では、圧電体層23を現像液でエッチングした後に犠牲層32を除去する如く述べたが、この犠牲層32を圧電体層23をエッチングする前に除去しても良いことは勿論である。
In the manufacturing example described above, the
また、上述例では、上部電極24をマスクとして圧電体層23を現像液でエッチングしたが、この上部電極24に、レジストやシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の保護膜を付加してからこの圧電体層23をエッチングするようにしても良い。上述例では上部電極24にモリブデンを用い、これをマスクとして圧電体層23を現像液でエッチングしたが、上部電極24として現像液に不溶(難溶)でない金属を用いた場合、この保護膜が必要である。
In the above-described example, the
また、上述例では圧電体層23をエッチングするのに現像液を用いたが、この代わりに他の薬液であっても良いことは勿論である。
In the above-described example, the developer is used to etch the
上述、図1に示す例では、上部電極24の外周端近傍及び外側に位置する圧電体層23を厚み方向視で全てではなく、一部残すように除去することで、この圧電体層23の端面51を出現させた構造としたが、この代わりに図11に示すように上部電極24の外周近傍のみの圧電体層23をレジストをマスクとしてエッチングし、上部電極24の外周端近傍の内側の直下に端面51の少なくとも一部を形成し、且つこの端面51に周期性のない無秩序な凹凸を形成するようにしても良い。
In the example shown in FIG. 1 described above, by removing the
斯る図11例においても、図1例同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。 It can be easily understood that the same operational effects as in FIG. 1 can be obtained in the example of FIG.
また図12も本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す。この図12例は図1例において、上部電極24の外周端近傍及び外側に位置する圧電体層23を厚み方向視で完全に除去することで、圧電体層23の端面51を出現するようにしたものである。
FIG. 12 also shows another example of the best mode for carrying out the present invention. This example of FIG. 12 is the same as that of FIG. 1 so that the
斯る図12例においても上部電極24の外周端近傍の内側直下に端面51の少なくとも一部を形成し、且つこの端面51に周期性のない無秩序な凹凸が形成され、図1例同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
In the example of FIG. 12 as well, at least a part of the
また、上述例では、上部電極24及び下部電極22を一層の導電層で形成した例につき述べたが、この上部電極24及び下部電極22を夫々複数の導電層により構成するようにしても良いことは勿論である。
In the above-described example, the example in which the
また上述例では圧電体層23を一層の圧電体層で形成した例につき述べたが、この圧電体層23を複数の圧電体層により構成するようにしても良いことは勿論である。
In the above-described example, the example in which the
また上述例では上部電極24の形状を正方形とした例につき述べたが、この形状は平行な対辺を持つ矩形、台形、平行四辺形、その他の多角形、平行な対辺を持たない三角形やその他の多角形、更には円形、半円形、楕円形等一部が曲線となっている形状等任意の形状であっても良い。
In the above example, the
また上述例では、下部電極22の下側の支持基板20に空気層21を設けた例につき述べたが、この空気層21に空気の代わりに窒素、不活性ガス等の気体を入れるようにしても良いことは勿論である。
In the above example, the
また、この空気層21の代わりに、非特許文献1に記載の如く、空気層21と同様に主振動モードの音波41を効果的に反射できる音響反射ミラーをこの下部電極22と支持基板20との間に挿入するようにしても良いことは勿論である。
Further, instead of the
また、更に本発明を薄膜バルク音響共振器の変形である積み重ね型薄膜バルク音響共振器に同様に適用できることは勿論である。 Further, it is needless to say that the present invention can be similarly applied to a stacked thin film bulk acoustic resonator which is a modification of the thin film bulk acoustic resonator.
また、本発明は上述例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。 Further, the present invention is not limited to the above-described example, and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
20‥‥支持基板、21‥‥空気層、22‥‥下部電極、23‥‥圧電体層、24‥‥上部電極、51‥‥端面 20 ... Support substrate, 21 ... Air layer, 22 ... Lower electrode, 23 ... Piezoelectric layer, 24 ... Upper electrode, 51 ... End face
Claims (14)
該第1の電極の上面に隣接して形成された少なくとも1層から成る圧電体層と、該圧電体層の上面に隣接して形成された少なくとも1層の導電層から成る第2の電極との積層体で構成された薄膜バルク音響共振器において、
前記第2の電極の少なくとも外周端近傍に位置する前記圧電体層を除去することで前記圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つ前記端面の少なくとも一部が前記第2の電極の内側に位置する構造であることを特徴とする薄膜バルク音響共振器。 A first electrode comprising at least one conductive layer formed on a support substrate;
A piezoelectric layer comprising at least one layer formed adjacent to the upper surface of the first electrode; and a second electrode comprising at least one conductive layer formed adjacent to the upper surface of the piezoelectric layer; In a thin film bulk acoustic resonator composed of a laminate of
An end face of the piezoelectric layer appears by removing the piezoelectric layer located at least near the outer peripheral edge of the second electrode, and at least a part of the end face of the second electrode A thin film bulk acoustic resonator, characterized in that it has a structure located inside.
前記第2の電極の外周端近傍のみに位置する前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すように除去することで前記圧電体層の端面を出現させた構造であることを特徴とする薄膜バルク音響共振器。 The thin film bulk acoustic resonator of claim 1,
The piezoelectric layer positioned only in the vicinity of the outer peripheral end of the second electrode is removed so as to leave a part in the thickness direction view, and the end surface of the piezoelectric layer is made to appear. Thin film bulk acoustic resonator.
前記第2の電極の外周端近傍及び外側に位置する前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すように除去することで前記圧電体層の端面を出現させた構造であることを特徴とする薄膜バルク音響共振器。 The thin film bulk acoustic resonator of claim 1,
A structure in which the end face of the piezoelectric layer is made to appear by removing the piezoelectric layer located near and outside the outer peripheral end of the second electrode so as to leave a part in the thickness direction view. Thin film bulk acoustic resonator.
前記第2の電極の外周端近傍及び外側に位置する前記圧電体層を、厚み方向視で完全に除去することで前記圧電体層の端面を出現させた構造であることを特徴とする薄膜バルク音響共振器。 The thin film bulk acoustic resonator of claim 1,
A thin film bulk having a structure in which an end face of the piezoelectric layer appears by completely removing the piezoelectric layer located near and outside the outer peripheral end of the second electrode in the thickness direction. Acoustic resonator.
前記圧電体層の端面は前記第2の電極に垂直ではない傾きを持つことを特徴とする薄膜バルク音響共振器。 The thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, 2, 3 or 4,
The thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, wherein an end face of the piezoelectric layer has an inclination that is not perpendicular to the second electrode.
前記圧電体層の端面は前記第2の電極に垂直ではなく傾きを持ち、且つ周期性を持たない凹凸形状から成ることを特徴とする薄膜バルク音響共振器。 The thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, 2, 3 or 4,
The thin film bulk acoustic resonator is characterized in that an end face of the piezoelectric layer is not perpendicular to the second electrode but has an inclination and has an irregular shape having no periodicity.
前記圧電体層の除去をエッチングで行うと共に前記エッチングで除去される前記圧電体層の厚さをαとしたとき、前記第2の電極の外周端を起点として、前記端面の先端が前記第2の電極の内側に侵入する距離は2α以下であることを特徴とする薄膜バルク音響共振器。 The thin film bulk acoustic resonator according to claim 5 or 6,
When the piezoelectric layer is removed by etching and the thickness of the piezoelectric layer removed by the etching is α, the end of the end face is the second end from the outer peripheral end of the second electrode. A thin film bulk acoustic resonator, characterized in that a distance penetrating inside the electrode is 2α or less.
前記第1の電極と前記支持基板との間に気体層又は音響反射ミラーを挿入したことを特徴とする薄膜バルク音響共振器。 The thin film bulk acoustic resonator according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7,
A thin film bulk acoustic resonator, wherein a gas layer or an acoustic reflection mirror is inserted between the first electrode and the support substrate.
前記第2の電極の外周端近傍に位置する前記圧電体層を除去することで前記圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つ前記端面の少なくとも一部が、前記第2の電極の内側に位置する構造とする薄膜バルク音響共振器の製造方法において、
前記第2の外周端近傍のみを開口したレジストをマスクとして、露出した前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すようにエッチング除去することを特徴とする薄膜バルク音響共振器の製造方法。 A first electrode comprising at least one conductive layer formed on a support substrate; at least one piezoelectric layer formed adjacent to the upper surface of the first electrode; and the piezoelectric layer A layered body with a second electrode made of at least one conductive layer formed adjacent to the upper surface of
An end face of the piezoelectric layer appears by removing the piezoelectric layer located in the vicinity of the outer peripheral end of the second electrode, and at least a part of the end face has a structure of the second electrode. In the method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator having a structure located inside,
A method of manufacturing a thin-film bulk acoustic resonator, comprising: removing a portion of the exposed piezoelectric layer so as to leave a part in a thickness direction view, using a resist having an opening only in the vicinity of the second outer peripheral edge as a mask.
前記第2の電極の外周端近傍に位置する前記圧電体層を除去することで前記圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つ前記端面の少なくとも一部が、前記第2の電極の内側に位置する構造とする薄膜バルク音響共振器の製造方法において、
前記第2の電極の外周端近傍のみが開口されたパターンを有する絶縁膜をマスクとして、露出した前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すようにエッチング除去することを特徴とする薄膜バルク音響共振器の製造方法。 A first electrode comprising at least one conductive layer formed on a support substrate; at least one piezoelectric layer formed adjacent to the upper surface of the first electrode; and the piezoelectric layer A layered body with a second electrode made of at least one conductive layer formed adjacent to the upper surface of
An end face of the piezoelectric layer appears by removing the piezoelectric layer located in the vicinity of the outer peripheral end of the second electrode, and at least a part of the end face has a structure of the second electrode. In the method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator having a structure located inside,
A thin-film bulk characterized by etching away the exposed piezoelectric layer so as to leave a part in the thickness direction view, using an insulating film having a pattern in which only the vicinity of the outer peripheral edge of the second electrode is opened as a mask. A method for manufacturing an acoustic resonator.
前記第2の電極の外周端近傍に位置する前記圧電体層を除去することで前記圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つ該端面の少なくとも一部が、前記第2の電極の内側に位置する構造とする薄膜バルク音響共振器の製造方法において、
前記第2の電極の外周端近傍及びその内部を開口したレジストをマスクとして、露出した前記圧電体層を、一部残すようにエッチング除去することを特徴とする薄膜バルク音響共振器の製造方法。 A first electrode comprising at least one conductive layer formed on a support substrate; at least one piezoelectric layer formed adjacent to the upper surface of the first electrode; and the piezoelectric layer A layered body with a second electrode made of at least one conductive layer formed adjacent to the upper surface of
An end face of the piezoelectric layer appears by removing the piezoelectric layer located in the vicinity of the outer peripheral end of the second electrode, and at least a part of the end face of the second electrode In the method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator having a structure located inside,
A method of manufacturing a thin-film bulk acoustic resonator, comprising: removing a part of the exposed piezoelectric layer so as to leave a part thereof, using a resist having an opening near and at an outer peripheral end of the second electrode as a mask.
前記第2の電極の外周端近傍に位置する前記圧電体層を除去することで前記圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つ該端面の少なくとも一部が、前記第2の電極の内側に位置する構造とする薄膜バルク音響共振器の製造方法において、
前記第2の電極の外周端近傍及びその内部が開口されたパターンを有する絶縁膜をマスクとして、露出した前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すようにエッチング除去することを特徴とする薄膜バルク音響共振器の製造方法。 A first electrode comprising at least one conductive layer formed on a support substrate; at least one piezoelectric layer formed adjacent to the upper surface of the first electrode; and the piezoelectric layer A layered body with a second electrode made of at least one conductive layer formed adjacent to the upper surface of
An end face of the piezoelectric layer appears by removing the piezoelectric layer located in the vicinity of the outer peripheral end of the second electrode, and at least a part of the end face of the second electrode In the method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator having a structure located inside,
Using the insulating film having a pattern in which the vicinity of the outer peripheral edge of the second electrode and the inside of the second electrode are opened as a mask, the exposed piezoelectric layer is etched away so as to leave a part in the thickness direction view. A method for manufacturing a thin film bulk acoustic resonator.
前記第2の電極の外周端近傍及び外側に位置する前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すように除去することで前記圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つ該端面の少なくとも一部が、前記第2の電極の内側に位置する構造とする薄膜バルク音響共振器の製造方法において、
前記第2の電極をマスクとして、露出した前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すようにエッチング除去することを特徴とする薄膜バルク音響共振器の製造方法。 A first electrode comprising at least one conductive layer formed on a support substrate; at least one piezoelectric layer formed adjacent to the upper surface of the first electrode; and the piezoelectric layer A layered body with a second electrode made of at least one conductive layer formed adjacent to the upper surface of
The piezoelectric layer has a structure in which the end face of the piezoelectric layer appears by removing the piezoelectric layer located near and on the outer peripheral end of the second electrode so as to leave a part in the thickness direction view, and the end face In the method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator, at least a part of the structure is located inside the second electrode.
Using the second electrode as a mask, the exposed piezoelectric layer is removed by etching so as to leave a part in a thickness direction view.
前記第2の電極の外周端近傍及び外側に位置する前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すように除去することで前記圧電体層の端面が出現した構造を有し、且つ該端面の少なくとも一部が、前記第2の電極の内側に位置する構造とする薄膜バルク音響共振器の製造方法において、
前記第2の電極を保護したレジスト又は絶縁膜をマスクとして、露出した前記圧電体層を、厚み方向視で一部残すようにエッチング除去することを特徴とする薄膜バルク音響共振器の製造方法。 A first electrode comprising at least one conductive layer formed on a support substrate; at least one piezoelectric layer formed adjacent to the upper surface of the first electrode; and the piezoelectric layer A layered body with a second electrode made of at least one conductive layer formed adjacent to the upper surface of
The piezoelectric layer has a structure in which the end face of the piezoelectric layer appears by removing the piezoelectric layer located near and on the outer peripheral end of the second electrode so as to leave a part in the thickness direction view, and the end face In the method of manufacturing a thin film bulk acoustic resonator, at least a part of the structure is located inside the second electrode.
A method of manufacturing a thin-film bulk acoustic resonator, comprising: removing a part of the exposed piezoelectric layer in a thickness direction view, using a resist or insulating film protecting the second electrode as a mask.
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