JP2006229611A - Thin film piezoelectric resonance instrument - Google Patents
Thin film piezoelectric resonance instrument Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006229611A JP2006229611A JP2005040998A JP2005040998A JP2006229611A JP 2006229611 A JP2006229611 A JP 2006229611A JP 2005040998 A JP2005040998 A JP 2005040998A JP 2005040998 A JP2005040998 A JP 2005040998A JP 2006229611 A JP2006229611 A JP 2006229611A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film piezoelectric
- film
- cavity
- piezoelectric resonator
- 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.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、薄膜圧電共振装置に関するものであって、特に高周波帯フィルタや発振器などの受動部品に用いられる。 The present invention relates to a thin film piezoelectric resonator, and is used particularly for passive components such as a high frequency band filter and an oscillator.
近年、急速に普及した携帯電話や最近立ち上がりつつあるノートPCのホットスポットサービスに代表される、周波数がGHz帯の無線通信システムの開発が盛んに行われている。これら無線通信システムの使用周波数は送受信する情報量の要求とともに高周波化する傾向にあり5GHzまで実用されている。無線通信システムにおける高周波回路ではアナログ回路部分にフィルタが使用されている。この高周波回路ではセラミックフィルタやSAWフィルタが従来から使用されていたが、セラミックフィルタでは回路の小型化が難しく、SAWフィルタでは高周波における耐電力性の問題から使用周波数の上限が1GHz程度に抑えられ、さらにこれらのデバイスではSi上への集積回路化が不可能などの理由によりGHz帯の携帯型無線通信システムには対応が困難になりつつある。 In recent years, a radio communication system having a frequency in the GHz band, which is represented by a hot spot service of a mobile phone that has been rapidly spread and a notebook PC that has recently been rising, has been actively developed. The use frequency of these wireless communication systems tends to increase with the request for the amount of information to be transmitted and received, and is practically used up to 5 GHz. In a high-frequency circuit in a wireless communication system, a filter is used in an analog circuit portion. In this high-frequency circuit, a ceramic filter or a SAW filter has been conventionally used, but it is difficult to reduce the size of the circuit with a ceramic filter. Further, these devices are becoming difficult to be applied to a portable radio communication system in the GHz band because it is impossible to make an integrated circuit on Si.
これら高周波通信機器に関して小型化、薄型化、軽量化の要求は強い。携帯電話やパーソナルコンピュータ(PC)用の高周波通信機器は内蔵化やPCカード搭載が可能なように、省体積化を狙って製作することが非常に重要である。これら機器に搭載される無線機器は一般に高周波(RF)の信号を処理するRFフロントエンド部と、ディジタル信号処理を行うベースバンド部に大別される。このうちベースバンド部は信号の変・復調をディジタル信号処理で行う部分であり、基本的にはシリコン基板をベースとしたLSIチップによって構成することができる。このため、ベースバンド部の高さは容易に1mm未満まで低くすることができる。一方、RFフロントエンド部は高周波の信号をアナログ信号として増幅や周波数変換などを行う部分である。このため、発振器やフィルタなど多くの受動部品を含む複雑な構成が必要となり、RFフロントエンド部をLSIチップだけで構成するのは難しい。受動部品のうち、フィルタとしては従来、誘電体フィルタやLCフィルタが用いられていた。これらのフィルタは高周波信号を空洞共振器やLC回路の通過帯域特性を用いてフィルタリングするため、本質的に小型化が難しく、高さを数mm以下にするのが極めて困難であった。このため、これらの高周波機器の小型化、薄型化、特にこれらを組み合わせた省体積化に限界があった。 There is a strong demand for downsizing, thinning, and weight reduction of these high-frequency communication devices. It is very important to manufacture high-frequency communication devices for mobile phones and personal computers (PCs) with the aim of reducing volume so that they can be built in or mounted on PC cards. Generally, wireless devices mounted on these devices are roughly classified into an RF front end unit that processes a high frequency (RF) signal and a baseband unit that performs digital signal processing. Of these, the baseband portion is a portion that performs signal modulation / demodulation by digital signal processing, and can basically be constituted by an LSI chip based on a silicon substrate. For this reason, the height of a baseband part can be easily reduced to less than 1 mm. On the other hand, the RF front end unit is a portion that performs amplification, frequency conversion, and the like using a high-frequency signal as an analog signal. For this reason, a complicated configuration including many passive components such as an oscillator and a filter is required, and it is difficult to configure the RF front end portion only with an LSI chip. Among passive components, a dielectric filter or an LC filter has been conventionally used as a filter. Since these filters filter high-frequency signals using the passband characteristics of a cavity resonator or an LC circuit, it is essentially difficult to reduce the size, and it is extremely difficult to reduce the height to several millimeters or less. For this reason, there has been a limit to the reduction in size and thickness of these high-frequency devices, in particular, volume saving by combining them.
このような課題を解決するために、薄膜圧電共振器(FBAR:Film Bulk Acoustic Wave Resonator)が注目されている。薄膜圧電共振器は窒化アルミニウム(AlN)や酸化亜鉛(ZnO)からなる薄膜圧電体を2枚の電極で挟み込み、基板に形成された空洞を跨ぐように形成された薄膜圧電共振素子である。この空洞は基板裏面まで貫通してもよいし、下部電極直下のみにあってもよい。これら空洞の作用により薄膜圧電共振素子は圧電体膜中に振動エネルギを閉じ込め、空気層に接した下部電極及び上部電極と圧電体膜を合わせた厚み方向に周波数の共振を得るものである。 In order to solve such problems, a thin film piezoelectric resonator (FBAR) is drawing attention. A thin film piezoelectric resonator is a thin film piezoelectric resonator formed by sandwiching a thin film piezoelectric body made of aluminum nitride (AlN) or zinc oxide (ZnO) between two electrodes and straddling a cavity formed in a substrate. This cavity may penetrate to the back surface of the substrate or may be just under the lower electrode. The thin film piezoelectric resonance element confines vibration energy in the piezoelectric film by the action of these cavities, and obtains resonance of the frequency in the thickness direction of the lower electrode in contact with the air layer and the upper electrode and the piezoelectric film.
また、前述の薄膜圧電共振素子直下の空洞の代りに音響インピーダンスが高い層と低い層を前述の薄膜圧電共振素子の共振周波数のλ/4の厚さで交互に積層した反射器を形成することにより圧電体膜中に振動エネルギを閉じ込め、下部電極及び上部電極と圧電体膜を合わせた厚み方向に周波数の共振を得るものもある。これは、高インピーダンス層としてはタングステン(W)を、低インピーダンス層としては二酸化珪素(SiO2)を積層した多層膜を用いた反射器である。 In addition, instead of the cavity directly under the thin film piezoelectric resonator, a reflector having a high acoustic impedance layer and a low layer alternately stacked with a thickness of λ / 4 of the resonance frequency of the thin film piezoelectric resonator is formed. In some cases, the vibration energy is confined in the piezoelectric film, and the resonance of the frequency is obtained in the thickness direction of the lower electrode, the upper electrode, and the piezoelectric film. This is a reflector using a multilayer film in which tungsten (W) is laminated as a high impedance layer and silicon dioxide (SiO 2 ) is laminated as a low impedance layer.
これらの薄膜圧電共振素子を成膜して形成するのに作りやすい範囲となる0.5μm〜数μmの厚みが、数GHzの共振周波数に相当し、GHz帯の高周波領域の共振に有利である。 A thickness of 0.5 μm to several μm, which is an easy range for forming these thin film piezoelectric resonance elements, corresponds to a resonance frequency of several GHz, which is advantageous for resonance in the high frequency region of the GHz band. .
これら薄膜圧電共振素子を、直列または並列に複数個並べて梯子型フィルタを形成することにより、移動体通信機のRFフィルタとして利用することができる。また、薄膜圧電共振素子、バリアブルキャッパシタおよび増幅器を組合せることで、移動体通信機の電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)として利用することができる。 By arranging a plurality of these thin film piezoelectric resonance elements in series or in parallel to form a ladder type filter, it can be used as an RF filter for a mobile communication device. Further, by combining a thin film piezoelectric resonance element, a variable capacitor and an amplifier, it can be used as a voltage controlled oscillator (VCO) of a mobile communication device.
薄膜圧電共振素子は半導体基板上に薄膜で形成するため、非常に小型化特に省体積化が容易であり、特に高さに関しては既存フィルタでは困難な1mm未満の寸法を容易に実現できる。またトランジスタやIC、LSIと一緒に半導体基板上に実装することも容易である。 Since the thin film piezoelectric resonator element is formed as a thin film on a semiconductor substrate, it is very easy to reduce the size and particularly to reduce the volume. In particular, the height can be easily realized with a size of less than 1 mm, which is difficult with an existing filter. It is also easy to mount on a semiconductor substrate together with a transistor, IC, or LSI.
しかしながら、良好な特性の薄膜圧電共振素子を作製し、その小さいサイズを生かしてトランジスタやIC、LSIなどの増幅素子またはコンデンサや抵抗器、インダクタなどと一緒に高周波モジュールに実装するのには、励振した共振エネルギを閉じ込めるために薄膜圧電共振素子の上部および下部もしくは上部のみが空気層に接していることが必要である。これは、薄膜圧電共振素子を構成する圧電体や電極の音響インピーダンスと空気の音響インピーダンスが数桁も異なるので、弾性振動が界面で効率的に反射されて、弾性波のエネルギが共振部分に閉じ込められるためである。したがって、薄膜圧電共振素子の形成プロセスでは、どのように上下もしくは一方に空気層を形成するかという点と、上下もしくは一方に空気層を残しながらいかに全体を気密封止するかが重要な技術的課題となる。 However, to produce a thin-film piezoelectric resonator element with good characteristics and to make use of its small size, to mount it on a high-frequency module together with an amplifying element such as a transistor, IC, LSI, capacitor, resistor, inductor, etc. In order to confine the resonance energy, it is necessary that only the upper part and the lower part or the upper part of the thin film piezoelectric resonator element are in contact with the air layer. This is because the acoustic impedance of the piezoelectric material and electrodes constituting the thin-film piezoelectric resonance element differs from the acoustic impedance of air by several orders of magnitude, so that the elastic vibration is efficiently reflected at the interface and the energy of the elastic wave is confined in the resonance part. Because it is. Therefore, in the process of forming a thin film piezoelectric resonator, it is important to determine how to form an air layer above and below or one side and how to hermetically seal the whole while leaving the air layer above and below or one side. It becomes a problem.
従来は図67に示すようなセラミックパッケージにより薄膜圧電共振素子を封止する形態がとられてきた。図67において、001は薄膜圧電共振素子、002はワイヤーボンディング、003はセラミック基板、004はセラミックリッド、そして005は両者間の金属接合部である。この従来例のようなセラミックパッケージを使用すると、薄膜圧電共振素子001をチップキャリア型のパッケージ内にダイボンディングした後、セラミック、金属等のリッド004により封止する必要があり、パッケージ化された薄膜圧電共振素子の全体の厚みが大きくなり、高周波機器の小型化、薄型化が困難になる。パッケージ厚みを薄くするためにこれらリッド等の代わりに樹脂モールドする方法があるが、薄膜圧電共振素子においては、基板の上方および下方、または基板の上方に共振に必要な空洞が形成されており、そのまま樹脂モールド法を用いて樹脂封止することは空洞が埋まってしまうために高周波特性の保持上、困難な方法である。 Conventionally, a form in which a thin film piezoelectric resonance element is sealed with a ceramic package as shown in FIG. 67 has been taken. In FIG. 67, 001 is a thin film piezoelectric resonance element, 002 is wire bonding, 003 is a ceramic substrate, 004 is a ceramic lid, and 005 is a metal joint between them. When a ceramic package such as this conventional example is used, it is necessary to die-bond the thin film piezoelectric resonator element 001 in a chip carrier type package and then seal it with a lid 004 made of ceramic, metal or the like. The overall thickness of the piezoelectric resonant element increases, making it difficult to reduce the size and thickness of high-frequency devices. In order to reduce the package thickness, there is a method of resin molding instead of these lids, etc., but in the thin film piezoelectric resonance element, cavities necessary for resonance are formed above and below the substrate, or above the substrate, Resin sealing using the resin molding method as it is is a difficult method for maintaining high-frequency characteristics because the cavity is filled.
また、例えば特開2002−274367号公報(特許文献2)に記載されているように、薄膜圧電共振素子を覆うように封止する技術も提案されているが、この技術は裏面空洞型構造には適用が難しいという問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂封止した際に薄膜圧電共振素子を収納する空洞に封止樹脂が流れ込まず、パッケージ化してもサイズの小さな薄膜圧電共振装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a thin-film piezoelectric resonator having a small size even when packaged without sealing resin flowing into the cavity for housing the thin-film piezoelectric resonator element when resin-sealed. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明は、各方式の薄膜圧電共振素子上方を空洞をはさんで金属膜もしくは有機樹脂膜にて覆い、さらにその外側を封止樹脂により封止した構造を有する薄膜圧電共振装置において、内部の空洞から外部の封止樹脂にまで至る連絡空洞をを形成し、この連絡空洞を当該装置の製造工程においてこれに連通する内部空洞に充填されている犠牲層用樹脂に対するエッチング溶剤の侵入は可能で、かつ未硬化の封止用有機樹脂の侵入は不可能な口径及び総延長を有する形状構造にしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention has a structure in which a thin film piezoelectric resonance element of each system is covered with a metal film or an organic resin film across a cavity, and the outside is sealed with a sealing resin. In a thin film piezoelectric resonator, a communication cavity from an internal cavity to an external sealing resin is formed, and this communication cavity is filled in an internal cavity communicating with this in the manufacturing process of the apparatus. It is characterized in that it has a shape structure having a diameter and a total extension in which an etching solvent can penetrate into the substrate and an uncured sealing organic resin cannot penetrate.
本発明によれば、薄膜圧電共振装置の最終製造工程で樹脂封止する際に、薄膜圧電共振素子を実装した空洞中に未硬化の封止用有機樹脂が侵入して薄膜圧電共振素子と接触し、共振周波数のずれや薄膜圧電共振素子の性能を示すk2およびQを低下させるのを構造的に防ぐことができ、また薄膜パッケージ化してもサイズの小さな薄膜圧電共振装置を得ることができる。 According to the present invention, when resin sealing is performed in the final manufacturing process of a thin film piezoelectric resonator, an uncured sealing organic resin enters the cavity in which the thin film piezoelectric resonator element is mounted and contacts the thin film piezoelectric resonator element. In addition, it is possible to structurally prevent a resonance frequency shift and a decrease in k2 and Q, which indicate the performance of the thin film piezoelectric resonator element, and a thin film piezoelectric resonator device having a small size can be obtained even if it is formed into a thin film package.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)本発明の第1の実施の形態による薄膜圧電共振装置を説明する。まず、複数種の薄膜圧電共振素子について説明する。第1の薄膜圧電共振素子FRの平面図を図1、その図1における切断線A−A′で切断したときの断面図を図2に示してある。第2の薄膜圧電共振素子FRの平面図を図3、その図3における切断線A−A′で切断したときの断面図を図4に示してある。また第3の薄膜圧電共振素子FRの平面図を図5、その図5における切断線A−A′で切断したときの断面図を図6に示してある。 (First Embodiment) A thin film piezoelectric resonator according to a first embodiment of the present invention will be described. First, a plurality of types of thin film piezoelectric resonance elements will be described. FIG. 1 is a plan view of the first thin film piezoelectric resonance element FR, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line AA ′ in FIG. FIG. 3 is a plan view of the second thin film piezoelectric resonance element FR, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the cutting line AA ′ in FIG. FIG. 5 is a plan view of the third thin film piezoelectric resonator element FR, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the cutting line AA ′ in FIG.
図1〜図6において、011は基板、012は熱酸化膜、013は下部電極膜、014は圧電体膜、015は上部電極を示し、また016は空洞、017は犠牲層エッチング穴、018は低音響インピーダンス膜と高音響インピーダンス膜とのλ/4音響多層膜を用いた反射器を示している。 1 to 6, 011 is a substrate, 012 is a thermal oxide film, 013 is a lower electrode film, 014 is a piezoelectric film, 015 is an upper electrode, 016 is a cavity, 017 is a sacrifice layer etching hole, and 018 is A reflector using a λ / 4 acoustic multilayer film of a low acoustic impedance film and a high acoustic impedance film is shown.
図1と図2、また図3と図4は下部電極013の直下に空洞016を有する薄膜圧電共振素子である。図1、図2に示した第1の薄膜圧電共振素子FRでは、基板011の裏面まで貫通する空洞016が開口されており、この空洞016をまたいで下部電極膜013、圧電体膜014、上部電極015が基板011上の熱酸化膜012上に形成されている。図3、図4に示した第2の薄膜圧電共振素子FRでは、基板011中に掘られた空洞016が形成されており、この空洞016をまたいで下部電極膜013、圧電体膜014、上部電極015が基板011上の熱酸化膜012上に形成されている。図5、図6に示した第3の薄膜圧電共振素子FRは、図1、図2や図3、図4に示した薄膜圧電共振素子FRの直下の空洞016の代りに、音響インピーダンスが高い層と低い層を前述の薄膜圧電共振素子の共振周波数のλ/4の厚さで交互に積層したλ/4音響多層膜を反射器018として構成し、この上に下部電極膜013、圧電体膜014、上部電極015が基板011上の熱酸化膜012上をはさんで形成されている。 FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3 and 4 show a thin film piezoelectric resonance element having a cavity 016 immediately below the lower electrode 013. In the first thin film piezoelectric resonator element FR shown in FIGS. 1 and 2, a cavity 016 that penetrates to the back surface of the substrate 011 is opened, and the lower electrode film 013, the piezoelectric film 014, and the upper part are formed across the cavity 016. An electrode 015 is formed on the thermal oxide film 012 on the substrate 011. In the second thin film piezoelectric resonator element FR shown in FIGS. 3 and 4, a cavity 016 dug in the substrate 011 is formed, and the lower electrode film 013, the piezoelectric film 014, and the upper part are formed across the cavity 016. An electrode 015 is formed on the thermal oxide film 012 on the substrate 011. The third thin film piezoelectric resonator element FR shown in FIGS. 5 and 6 has high acoustic impedance instead of the cavity 016 directly below the thin film piezoelectric resonator element FR shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4. A λ / 4 acoustic multilayer film in which layers and low layers are alternately laminated at a thickness of λ / 4 of the resonance frequency of the above-described thin film piezoelectric resonator element is configured as a reflector 018, on which a lower electrode film 013, a piezoelectric body are formed. A film 014 and an upper electrode 015 are formed across the thermal oxide film 012 on the substrate 011.
第1の実施の形態の薄膜圧電共振装置は、図1、図2の構成の第1の薄膜圧電共振素子を備えたRFフィルタであって、図7、図8に示し、後述するように直列または並列に接続された9個の薄膜圧電共振素子FR1〜FR9を有している。このRFフィルタは、図1、図2の薄膜圧電共振素子FRの代わりに、図3、図4に示す第2の薄膜圧電共振素子、または図5、図6に示す第3の薄膜圧電共振素子を使用しても同等の性能を発揮する。 The thin film piezoelectric resonance apparatus of the first embodiment is an RF filter including the first thin film piezoelectric resonance element having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, and is shown in FIGS. 7 and 8 in series as will be described later. Or it has nine thin film piezoelectric resonance elements FR1-FR9 connected in parallel. This RF filter uses the second thin film piezoelectric resonator shown in FIGS. 3 and 4 or the third thin film piezoelectric resonator shown in FIGS. 5 and 6 instead of the thin film piezoelectric resonator FR shown in FIGS. Even if used, the same performance is demonstrated.
図7、図8において、シリコン基板1上に例えばシリコン酸化物からなる熱酸化膜2が設けられ、熱酸化膜2上に薄膜圧電共振素子の下部電極3が設けられている。なお、後述するように、下部電極3は3個設けられ、各下部電極3は3個の薄膜圧電共振素子に対して共通の下部電極となるように構成されている。各薄膜圧電共振素子が設けられる位置の下部電極3の直下には熱酸化膜2およびシリコン基板1を貫通する下部空洞4が設けられている。シリコン基板1の裏面、すなわち熱酸化膜2が設けられた側とは反対側の面は、樹脂層5を介してシリコン基板6が接着されている。したがって、下部空洞4は、上面が下部電極3によって、底面がシリコン基板6によって塞がれた構成となっている。
7 and 8, a
一方、熱酸化膜2が設けられたシリコン基板1の表側の面には、3個の下部電極3を覆うように圧電体膜7が設けられている。圧電体膜7上には、9個の薄膜圧電共振素子を直列または並列に接続するための配線を兼ねた、9個の薄膜圧電共振素子の上部電極8が設けられている。この実施の形態においては、後述するように上部電極8は7個設けられている。また、圧電体膜7上には、これらの上部電極8を覆うように、例えば窒化珪素からなる絶縁膜9が設けられている。圧電体膜7の側部には、9個の薄膜圧電共振素子が直列または並列に接続されたRFフィルタの端子となる上部電極8と電気的に接続する配線電極10が設けられ、この配線電極10は熱酸化膜2上に延在した構成となっている。
On the other hand, a
また、絶縁膜9で覆われた9個の薄膜圧電共振素子を覆い、かつ9個の薄膜圧電共振素子との間に上部空洞11が形成されるように凸形状の金属膜12が設けられている。この金属膜12は封止樹脂により連絡空洞13を塞ぎ封止するとともに、配線電極10とは配線電極10の側面および一部の上面に設けられた絶縁膜14によって電気的に絶縁されている。
Further, a
次に、この実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造方法を、図9〜図27を参照して説明する。図9に示すように、まず、熱酸化膜2が膜厚1μm形成されたシリコン基板1上に、Al電極材料膜を膜厚200nmとなるようRFスパッタにより形成し、ポジレジストを用いたリソグラフィ技術を用いて上記電極材料膜をパターニング後、塩素ガスおよび三塩化ホウ素ガスを用いたドライエッチングによって下部電極3を形成する。ポジレジストとしては通常の市販品でよく、東京応化製OFPR−800をレジスト厚さ1μmにて使用した。ドライエッチャーとしては通常のマグネトロン方式のRIE(Reactive ion etching)装置を使用すればよい。この実施の形態においては、下部電極3は3本形成される。続いて、図10に示すように、下部電極3を覆うように圧電体材料として窒化アルミニウム(AlN)の膜を膜厚1μmとなるように形成し、前記したポジレジストを使用したリソグラフィ技術を用いて上記圧電体材料の膜を前記したRIE装置にて塩素ガスおよび三塩化ホウ素ガスおよびアルゴンガスによりパターニングすることにより圧電体膜7を形成する。レジストの膜厚は2μmを使用した。次に、図11に示すように、直列に接続される薄膜圧電共振素子と並列に接続される薄膜圧電共振素子とで共振周波数を異ならせる目的で、3本の下部電極3の一端上に負荷電極15を膜厚100nmのMo膜をスパッタにより形成し、前記したリソグラフィ法により膜厚1μmのレジストパターンを形成し、過酸化水素水により一分間のウエットエッチングを行い加工する。その後、基板1の全面に電極材料膜としてAlを膜厚250nmとなるようスパッタにより形成し、前記したリソグラフィ技術を用いて上記電極材料膜をパターニングすることにより、図12に示すように7個の上部電極8を形成する。
Next, a method for manufacturing the thin film piezoelectric resonator according to this embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 9, first, a lithography technique using a positive resist by forming an Al electrode material film by RF sputtering on a
これにより、下部電極3と上部電極8との間に圧電体膜7が挟まれた9個の薄膜圧電共振素子FR1〜FR9が同時に形成される。上部電極8は7個形成され、7個の内の一つの上部電極は薄膜圧電共振素子FR2と薄膜圧電共振素子FR3とを接続する配線を兼ねており、他の一つの上部電極8は薄膜圧電共振素子FR4と薄膜圧電共振素子FR5と接続する配線を兼ねている。
Thus, nine thin film piezoelectric resonance elements FR1 to FR9 in which the
次に、図13、図14に示すように、基板1の全面に電極材料膜として膜厚500nmのAl膜をスパッタにより形成し、前記したリソグラフィ技術を用いて上記電極材料膜をパターニングすることにより、薄膜圧電共振素子FR1、FR6、FR7、FR8、FR9の上部電極8にそれぞれ接続する5個の配線電極10を圧電体膜7の側部に形成する。これらの配線電極10は圧電体膜7の側部だけでなく熱酸化膜2上にも延在している。その後、シリコン基板1の裏面を研磨し、シリコン基板1の厚さが50μm〜200μmとする。なお、図13はこの実施の形態による薄膜圧電共振装置の一製造工程における平面図であり、図14は、図13に示す切断線A−A′で切断したときの断面図である。
Next, as shown in FIGS. 13 and 14, an Al film having a thickness of 500 nm is formed as an electrode material film on the entire surface of the
次に、図15および16に示すように圧電体膜7上に上部電極8を覆うように、窒化珪素(SiNx)からなる膜を100nm程度P−CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)を用いて成膜し、前記したリソグラフィ技術を用いて上記窒化珪素膜をパターニングすることによりパッシベーション膜9を形成する。なお、このパッシベーション膜9は配線電極10上には形成されない。上記窒化珪素膜の加工は四フッ化メタンガスを使用したRIEにて実施した。その後、例えばTEOS(tetraethoxy silane)からなる膜厚3μm程度の絶縁膜14を、前記したリソグラフィ技術を用いて配線電極10の側部に形成する。この絶縁膜14の加工はオクタフルオロシクロブタンガスを用いた前記したRIEにて実施した。この絶縁膜14は、配線電極10と後の工程で形成される金属膜12とを電気的に絶縁するためのものである。配線電極10の熱酸化膜2上に延在している大部分は絶縁膜14に覆われず、露出している。
Next, as shown in FIGS. 15 and 16, a film made of silicon nitride (SiNx) is formed on the
次に、図16に示すように、ICP−RIE(Inductively Coupled Plasma − Reactive Ion Etching)を用いてシリコン基板1の裏面からエッチングすることにより、各薄膜圧電共振素子FRiの直下のシリコンと熱熱酸化膜2を除去する。これにより各薄膜圧電共振素子FRiの直下に下部空洞4が形成される。その後、シリコン基板2の裏面に厚さ100μm〜200μmのシリコン基板6を厚さ50μmのポリイミド樹脂5を用いて接着する。ポリイミド樹脂の代わりに耐湿性のあるエポキシ樹脂などでも良い。これにより、下部空洞4の上面は下部電極3によって、底面はシリコン基板6によって塞がれた構成となる。
Next, as shown in FIG. 16, by etching from the back surface of the
次に、図17、図18に示すように、各薄膜圧電共振素子FRiを覆ように、厚さ5μm以上のフォトレジストからなるレジストパターン11を形成する。レジストパターン11には連絡空洞13が含まれている。この連絡空洞13の形状構造は、当該装置の製造工程においてこれに連通する内部空洞に充填されている犠牲層用樹脂に対するエッチング溶剤の侵入は可能で、かつ未硬化の封止用有機樹脂の侵入は不可能な口径及び総延長を有するものにする。そのために、本実施の形態では、連絡空洞13は内部に凸部を形成したパターンにしてあり、後述するレジストの犠牲層エッチングの際に使用する粘度の低いエッチング液は十分流入させるが、実装最終段階にて樹脂封止を行う際に使用する高粘度のエポキシレジンやポリイミドレジンは流入に時間を要し、連絡空洞13内で樹脂の浸透を止め、薄膜圧電共振素子と凸状金属膜との間の空洞への樹脂の流入を阻止するのに十分な特性を持っている。
Next, as shown in FIGS. 17 and 18, a resist
一般に、細管内の流体移動量は次のハーゲン・ポアズイユの法則に従い、(1)式で表される。
ここで、Q:細管内を移動する液体の流量、a:細管流路の半径、ΔP:細管内を移動する液体にかかる圧力差、η:細管内を移動する液体の粘度、L:細管の長さである。 Where Q: flow rate of the liquid moving in the narrow tube, a: radius of the narrow tube flow path, ΔP: pressure difference applied to the liquid moving in the narrow tube, η: viscosity of the liquid moving in the narrow tube, L: Length.
この式から、封止樹脂の連絡空洞13中への移動量を減らすためには、粘度を高く、細管流路の半径を小さく、圧力差を少なく、細管の長さを増加させるとよいことが分かる。そこで、樹脂の粘度、圧力差を一定とすると、細管を細く、長くすることにより樹脂の流入量を大幅に減少させ、樹脂封止中の空洞内への樹脂侵入を阻止可能となる。
From this equation, in order to reduce the amount of movement of the sealing resin into the
図19〜図21は連絡空洞13の詳細を平面図と断面図から示す。図19および図20は凸部もしくは凹部が形成された連絡空洞を示す。図19は内径2aの連絡空洞13にフォトレジストなどで凸部131または凹部132が水平方向に形成されたパターンを形成し得られている。図17、図18のレジスタストパターン11を形成する際に塗布したフォトレジストをこの形状となるマスクを使用して形成する。図20は内径2aの連絡空洞13にフォトレジストなどで凹部132が垂直方向に形成されたパターンを形成し得られている。図17、図18のレジスタストパターン11を形成する際に2層レジスト法などを使用してまず非感光性レジストを用いて図20のb1部を形成する。次に感光性レジストを用いて図20のb2部を形成する。ポジ型の感光性レジストを使用した場合、露光パターン部が現像後に凹部となり形成される。図21は内径2a、総延長Lの連絡空洞13を折り返しパターンとなるよう形成し、得られている。
19 to 21 show details of the
上記目的を達成するためには、連絡空洞13の最大内部半径をa、連絡空洞13の総延長をLとすると、最大内部半径aと連絡空洞13の総延長Lの比L/aが3以上200以下となるようなパターンを形成すればよく、折り返しパターンの方向も連絡空洞13の方向に平行もしくは垂直もしくは両者の混合パターンであってもよい。比L/aが3未満であると後述する封止工程において封止樹脂のキュア中に封止樹脂が連絡空洞13を通り上部空洞まで到達し、前述の薄膜圧電共振素子FRと接触し、薄膜圧電共振素子FRおよびこれらから構成されるフィルタの高周波特性を著しく劣化させてしまう。また、L/aが200を超えると(1)式に示した細管内の流量が著しく減少する結果、薄膜圧電共振素子FRを実装する空洞を形成する際の犠牲層エッチングが極めて困難となり、それに要する時間も極端に増加し工業的製造条件としての摘要が困難となり、犠牲層エッチングがほとんど進行しなくなる。このため、より好ましい条件範囲はL/aが5以上150以下である。
In order to achieve the above object, when the maximum internal radius of the
この第1の実施の形態に基づく実施例1では、連絡空洞13に図19の構造を使用し、L/aは16、凸部の断面積に占める割合は75%にした。図19の構造の詳細な製造方法は通常のポジ型フォトレジストをウエハ上に膜厚5μmとなるように塗布し、前記したリソグラフィ法により水平方向に凹凸のある蛇行パターン13を形成する。
In Example 1 based on the first embodiment, the structure of FIG. 19 is used for the
次に、図22、図23に示すように、レジストパターン11および13を覆うようにTi、Auをスパッタおよびメッキにより順次積層し、Ti/Auからなる凸状の金属膜12を形成する。Tiは10nm以上、Auは500nm以上とする。めっき方法は電気めっきでも、無電解めっきでも膜厚仕様および付き回り性、密着強度を満足するものであれば良い。配線電極10上ではTEOSからなる絶縁膜14を介してTi/Auからなる金属膜12を形成する。レジストパターン11および13以外からなる部分では基板上のSiO2上を介してTi/Auからなる金属膜12を形成する。また、連絡空洞13の出口には、Ti/Auからなる金属膜12を形成せず、フォトレジスト11が露出する形となるように前記したリソグラフィ法によりパターンを形成する。Ti/Auはそれぞれフッ化アンモン水溶液およびヨウ素+ヨウ化カリウム水溶液にてエッチング除去した。この露出した部分が開口部19となる。
Next, as shown in FIGS. 22 and 23, Ti and Au are sequentially laminated by sputtering and plating so as to cover the resist
次に、90℃に熱したレジスト剥離溶剤NMP(n−メチルピロドリン)に基板1をおよそ1時間浸漬し、Ti/Auからなる金属膜12の中のレジストパターン11および13を上記開口部19から溶解させる。その後、イソプロピルアルコールに浸漬置換洗浄を3回繰り返した後、110℃の窒素中にて乾燥させる。これにより、図24、図25に示すようにレジストパターン11が除去された部分が上部空洞11′となる。
Next, the
次に、図26に示すように封止用有機樹脂としての感光性エポキシ系モールド樹脂20を凸状の金属膜12上に塗布する。配線電極10上は前記したフォトリソグラフィー技術によりモールド樹脂を除去した後に、樹脂をキュア(硬化)させることにより凸状の金属膜12で覆われた薄膜圧電共振素子FR1〜FR9を使用したRFフィルタが完成する。キュア条件は150℃、1時間、窒素雰囲気中である。
Next, as shown in FIG. 26, a photosensitive
この実施の形態によるRFフィルタの回路図を図27に示す。図27において、インダクタは配線電極10と外部端子とをワイヤボンディイングで接続したときのワイヤを示している。RFフィルタは、複数個の薄膜圧電共振素子FRが直並列接続されるように配列した構成である。
FIG. 27 shows a circuit diagram of the RF filter according to this embodiment. In FIG. 27, an inductor indicates a wire when the
以上説明したように、第1の実施の形態の薄膜圧電共振装置によれば、薄膜圧電共振素子FR1〜FR9が凸状の金属膜12で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR1〜FR9が実装されている上部空洞への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜12と薄膜圧電共振素子FR1〜FR9との間には上部空洞11′が形成され、薄膜圧電共振素子FR1〜FR9およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the thin film piezoelectric resonator of the first embodiment, the thin film piezoelectric resonator elements FR1 to FR9 are covered with the
(第2の実施の形態)次に、本発明の第2の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図28〜図31を参照して説明する。図28〜図31は、第2の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第1の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に9個の薄膜圧電共振素子FR1〜FR9を備えたRFフィルタであって、金属膜12の代わりにエポキシレジン112により空洞111′を形成するものであり、レジストパターン111を形成する工程までは、第1の実施の形態と同じような工程を用いて行う。図28はレジストパターン111を形成した直後の平面図を示し、図29は図28におけるA−A′線の断面図を示している。
(Second Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 28 to 31 are manufacturing process diagrams of the thin film piezoelectric resonator according to the second embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is an RF filter including nine thin film piezoelectric resonator elements FR1 to FR9 as in the thin film piezoelectric resonator of the first embodiment. The
構造を簡単に説明すると、第1の実施の形態とほぼ同様であり、シリコン基板101上に熱酸化膜102が設けられ、熱酸化膜102上に薄膜圧電共振素子の下部電極103が設けられている。各薄膜圧電共振素子が設けられる位置の下部電極103の直下には熱酸化膜102およびシリコン基板101を貫通する下部空洞104が設けられている。シリコン基板101の裏面には、樹脂層105を介してシリコン基板106が接着されている。熱酸化膜102が設けられたシリコン基板101の表側の面には、3個の下部電極103を覆うように圧電体膜107が設けられている。圧電体膜107上には、9個の薄膜圧電共振素子FR1〜FR9を直列または並列に接続するための配線を兼ねた、9個の薄膜圧電共振素子の上部電極108が設けられている。また、圧電体膜107上には、これらの上部電極108を覆うように絶縁膜109が設けられている。圧電体膜107の側部には、9個の薄膜圧電共振素子FR1〜FR9が直列または並列に接続されたRFフィルタの端子となる上部電極108と電気的に接続する配線電極110が設けられている。ここまでと次の絶縁膜109の形成までの工程は実施例1と同様である。また、絶縁膜109で覆われた9個の薄膜圧電共振素子FR1〜FR9を覆うように凸形状のレジストパターン111および113が設けられている。
The structure will be briefly described. The structure is almost the same as that of the first embodiment. A
この第2の実施の形態に基づく実施例2では、連絡空洞113に図21の構造を使用し、L/aは85にした。本実施例で使用した連絡空洞113の製造方法を詳述する。実施例1と同様なポジ型レジストを膜厚10μmとなるよう塗布した後、水平方向に凹凸のあるパターンを前記したリソグラフィ法により形成する。外部および空洞部への接続断面が図19に示すパターンより小さく、大きなL/aが得やすい特徴を持っている。
In Example 2 based on the second embodiment, the structure shown in FIG. 21 is used for the
レジストパターン111を形成した後の工程は、次の通りである。図28、図29に示すように、レジストパターン111を覆うように感光性エポキシレジンを塗布し、エポキシレジン膜112を形成する。エポキシレジン膜112は1μm以上とする。また、連絡空洞13の出口には、エポキシレジン膜112を形成せず、フォトレジストが露出する形となり、この露出した部分が開口部119となる。キュア条件は180℃、30分、窒素雰囲気中で行うのが好ましい。
The steps after forming the resist
次に、90℃に熱したレジスト剥離溶剤NMP(n−メチルピロドリン)に基板をおよそ1時間浸漬し、エポキシレジン膜112の中のレジストパターン111および113を上記開口部119から溶解させる。その後、イソプロピルアルコールに浸漬置換を3回繰り返し、前記したように乾燥させることにより、図30、図31に示すように、レジストパターン111が除去された部分が上部空洞111′となる。
Next, the substrate is immersed in a resist stripping solvent NMP (n-methylpyrodrin) heated to 90 ° C. for about 1 hour, and the resist
次に、図26に示した第1の実施の形態の場合と同様に、感光性エポキシ系モールド樹脂を凸状のエポキシレジン膜112上に塗布する。配線電極110上はフォトリソグラフィー技術によりモールド樹脂を除去した後に、樹脂をキュア(硬化)させることにより凸状のエポキシレジン膜112で覆われた薄膜圧電共振素子FR1〜FR9を使用したRFフィルタが完成する。キュア条件は150℃、1時間、窒素雰囲気中で行うのが好ましい。
Next, as in the case of the first embodiment shown in FIG. 26, a photosensitive epoxy mold resin is applied onto the convex
以上説明したように、第2の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR1〜FR9が凸状のエポキシレジン膜112で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR1〜FR9が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状のエポキシレジン膜112と薄膜圧電共振素子FR1〜FR9との間には上部空洞111′が形成され、薄膜圧電共振素子FR1〜FR9およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the second embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR1 to FR9 are covered with the convex
(第3の実施の形態)次に、本発明の第3の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図32〜図40を参照して説明する。図32〜図40は、第3の実施の形態の薄膜圧電共振装置の製造工程断面図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第1の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に9個の薄膜圧電共振素子FR201〜FR209を備えたRFフィルタであって、金属膜212により上部空洞211′を形成するが、図3、図4に示す下部電極013下に閉じた空洞016を形成する構造の薄膜圧電共振素子FRを使用する。配線電極210を形成する工程以降は、第1の実施の形態と同じような工程を用いて行う。
(Third Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 32 to 40 are sectional views of manufacturing steps of the thin film piezoelectric resonator according to the third embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is an RF filter including nine thin film piezoelectric resonator elements FR201 to FR209 as in the thin film piezoelectric resonator of the first embodiment. The thin film piezoelectric resonator element FR having a structure in which a closed cavity 016 is formed below the lower electrode 013 shown in FIGS. 3 and 4 is used. Subsequent steps for forming the
この実施の形態の薄膜圧電共振装置は図3、図4の薄膜圧電共振素子FRを備えたRFフィルタであって、図32、図33に示し、また後述するように直列または並列に接続された9個の薄膜圧電共振素子FR1〜FR9を有している。図32、図33のシリコン基板201上に例えばシリコン酸化物からなる熱酸化膜202が設けられ、熱酸化膜202上に薄膜圧電共振素子の下部電極203が設けられている。下部電極203の下には閉じた空洞204とこれを外部とつないでいるエッチング孔220が形成されている。下部電極203は3個設けられ、各下部電極203は3個の薄膜圧電共振素子に対して共通の下部電極となるように構成されている。
The thin film piezoelectric resonator of this embodiment is an RF filter provided with the thin film piezoelectric resonator element FR of FIGS. 3 and 4, and is shown in FIGS. 32 and 33 and connected in series or in parallel as will be described later. It has nine thin film piezoelectric resonance elements FR1 to FR9. A
一方、熱酸化膜202が設けられたシリコン基板201の表側の面には、3個の下部電極203を覆うように圧電体膜207が設けられている。圧電体膜207上には、9個の薄膜圧電共振素子を直列または並列に接続するための配線を兼ねた、9個の薄膜圧電共振素子の上部電極208が設けられている。この実施の形態においては、後述するように上部電極208は7個設けられている。また、圧電体膜207上には、これらの上部電極208を覆うように、例えば窒化珪素からなる絶縁膜209が設けられている。圧電体膜207の側部には、9個の薄膜圧電共振素子FR201〜FR209が直列または並列に接続されたRFフィルタの端子となる上部電極208と電気的に接続する配線電極210が設けられ、この配線電極210は絶縁膜207上に延在した構成となっている。
On the other hand, a
また、絶縁膜210で覆われた9個の薄膜圧電共振素子FR201〜FR209を覆い、かつ9個の薄膜圧電共振素子FR201〜FR209との間に上部空洞211′が形成されるように凸形状の金属膜212が設けられている。この金属膜212は第1、第2の実施の形態と同様にして封止樹脂により連絡空洞213を塞ぎ封止されるとともに、配線電極210とは配線電極210の側面および一部の上面に設けられた絶縁膜214によって電気的に絶縁される。
Further, a convex shape is formed so as to cover the nine thin film piezoelectric resonance elements FR201 to FR209 covered with the insulating
次に、この実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造方法を、図34〜図40を参照して説明する。まず、シリコン基板201上に空洞204およびエッチング孔220となる、深さ500nmの溝を形成する。溝の形成は前記したリソグラフィ方により行い、加工は前記したRIEにてオクタフルオロシクロブタンガスを使用して行った。次にこれら表面に熱酸化膜202を1μm形成する。次に熱酸化膜202の全面に犠牲層材料としてMo膜をスパッタにより700nm形成し、バリアメタル用スラリを使用したCMPにて熱酸化膜表面まで研磨を行い、図34に示すようなMo犠牲層材料が空洞204およびエッチング孔220の溝中に充填された構造を形成する。図34に示すように9個の空洞204および19個のエッチング孔220の溝は互いに繋がっている。
Next, a method for manufacturing the thin film piezoelectric resonator according to this embodiment will be described with reference to FIGS. First, a groove having a depth of 500 nm is formed on the
次に、電極材料膜を形成し、リソグラフィ技術を用いて上記電極材料膜をパターニングすることにより図35に示すようにMo犠牲層材料が充填された空洞204を覆うように膜厚200nmのAl下部電極203を形成する。成膜方法は前記したスパッタ法を使用した。この実施の形態においては、図35に示すように下部電極203は3本形成される。続いて、図36に示すように、下部電極203を覆うように圧電体材料膜厚1μmとなるようAlNの膜を形成し、前記したリソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて上記圧電体材料の膜をパターニングすることにより圧電体膜207を形成する。
Next, an electrode material film is formed, and the electrode material film is patterned by using a lithography technique to cover the
次に、直列に接続される薄膜圧電共振素子と並列に接続される薄膜圧電共振素子とで共振周波数を異ならせる目的で、図37に示すように3本の下部電極203の一端上に前記した膜厚80nmのMoを用いた負荷電極215を形成する。その後、基板201の全面に電極材料膜としてMoを膜厚250nmとなるように形成し、前記したリソグラフィ技術およびウエットエッチング技術を用いて上記電極材料膜をパターニングすることにより、図38に示すように上部電極208を形成する。これにより、下部電極203と上部電極208との間に圧電体膜207が挟まれた9個の薄膜圧電共振素子FR201〜FR209が形成される。図において、薄膜圧電共振素子FR201〜FR209は四角で囲む領域に相当する。上部電極208は7個形成され、7個の内の一つの上部電極は薄膜圧電共振素子FR202と薄膜圧電共振素子FR203とを接続する配線を兼ねており、他の一つの上部電極208は薄膜圧電共振素子FR204と薄膜圧電共振素子FR205と接続する配線を兼ねている。
Next, for the purpose of making the resonance frequency different between the thin film piezoelectric resonator elements connected in series and the thin film piezoelectric resonator elements connected in parallel, as described above on one end of the three
次に、図39、図40に示すように、基板201の全面に電極材料膜としてAlを膜厚500nmとなるよう形成し、前記したリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて上記電極材料膜をパターニングすることにより、薄膜圧電共振素子FR201、FR206、FR207、FR208、FR209の上部電極208にそれぞれ接続する5個の配線電極210を圧電体膜207の側部に形成する。これらの配線電極210は圧電体膜207の側部だけでなく熱酸化膜202上にも延在している。その後、シリコン基板201の裏面を研磨し、シリコン基板201の厚さが50μm〜200μmとする。なお、図39はこの実施の形態による薄膜圧電共振装置の一製造工程における平面図であり、図40は、図39に示す切断線A−A′で切断したときの断面図である。
Next, as shown in FIGS. 39 and 40, Al is formed as an electrode material film to a thickness of 500 nm on the entire surface of the
次以降の工程は、金属膜212を形成し、上部空洞211′を形成するまでは第1の実施の形態と同じような工程を用いて行う。つぎに空洞204およびエッチング孔220中の犠牲層Moを前記したウエットエッチングにより除去する。犠牲層のウエットエッチングは負荷電極と同様の過酸化水素水を使用した。なお、この実施の形態においても、図26に示した第1の実施の形態の場合と同様に、金属膜212の外側はモールド樹脂によって封止される。
The subsequent steps are performed using the same steps as in the first embodiment until the
この第3の実施の形態に基づく実施例3では、連絡空洞213に前記した図21の構造を使用し、L/aは10であった。
In Example 3 based on the third embodiment, the structure shown in FIG. 21 was used for the
以上説明したように、第3の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR201〜FR209が凸状の金属膜212で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜212と薄膜圧電共振素子FR201〜FR209との間には、上部空洞211′が形成され、薄膜圧電共振素子FR201〜FR209およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the third embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR201 to FR209 are covered with the
(第4の実施の形態)次に、本発明の第4の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図41〜図49を参照して説明する。図41〜図49は、第4の実施の形態の薄膜圧電共振装置の製造工程断面図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第1の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に9個の薄膜圧電共振素子FR301〜FR309を備えたRFフィルタであって、金属膜312により上部空洞311′を形成するが、図5、図6に示した下部電極013の下に反射器018を形成した第3の構造の薄膜圧電共振素子FRを使用する。配線電極310を形成する工程以降は、第1の実施の形態と同じような工程を用いて行う。
(Fourth Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 41 to 49 are sectional views of manufacturing steps of the thin film piezoelectric resonator according to the fourth embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is an RF filter including nine thin film piezoelectric resonator elements FR301 to FR309 as in the thin film piezoelectric resonator of the first embodiment. 311 ′ is formed, and a thin film piezoelectric resonator element FR having a third structure in which a reflector 018 is formed below the lower electrode 013 shown in FIGS. 5 and 6 is used. Subsequent steps for forming the
この実施の形態の薄膜圧電共振装置は、図41、図42に示すように、シリコン基板301上にシリコン酸化物からなる熱酸化膜302が設けられ、熱酸化膜302上に薄膜圧電共振素子の下部電極303が設けられている。下部電極303の下には9個の反射器304とこれを構成する低音響インピーダンス膜321と高音響インピーダンス膜322からなる多層膜が設けられている。下部電極303は3個設けられ、各下部電極303は3個の薄膜圧電共振素子に対して共通の下部電極となるように構成されている。
In the thin film piezoelectric resonator of this embodiment, as shown in FIGS. 41 and 42, a
一方、熱酸化膜302が設けられたシリコン基板301の表側の面には、3個の下部電極303を覆うように圧電体膜307が設けられている。圧電体膜307上には、9個の薄膜圧電共振素子を直列または並列に接続するための配線を兼ねた、9個の薄膜圧電共振素子の上部電極308が設けられている。この実施の形態においては、後述するように上部電極308は7個設けられている。また、圧電体膜307上には、これらの上部電極308を覆うように、例えば窒化珪素からなる絶縁膜309が設けられている。圧電体膜307の側部には、9個の薄膜圧電共振素子FR301〜FR309が直列または並列に接続されたRFフィルタの端子となる上部電極308と電気的に接続する配線電極310が設けられ、この配線電極310は熱酸化膜302上に延在した構成となっている。
On the other hand, a
また、絶縁膜309で覆われた9個の薄膜圧電共振素子FR301〜FR309を覆い、かつ9個の薄膜圧電共振素子FR301〜FR309との間に上部空洞311′が形成されるように凸形状の金属膜312が設けられている。この金属膜312の外側は図26に示した第1の実施の形態の場合と同様に封止樹脂により連絡空洞313を塞ぎ封止されるとともに、配線電極310とは配線電極310の側面および一部の上面に設けられた絶縁膜314によって電気的に絶縁されている。
Further, a convex shape is formed so as to cover the nine thin film piezoelectric resonance elements FR301 to FR309 covered with the insulating film 309 and to form an
次に、この第4の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造方法を、図43〜図49を参照して説明する。まず、シリコン基板301上に反射器304となる深さ3μmの溝を形成し、次にこれら表面に熱酸化膜302を形成する。溝の形成方法は第3の実施の形態と同様に行った。次に熱酸化膜302の全面に低音響インピーダンス膜として膜厚725nmのSiO2321を高音響インピーダンス膜として膜厚647nmW322と低音響インピーダンス膜321を順次、共振周波数のλ/4の厚さで交互に積層した反射器304を積層形成し、前記したCMPにて熱酸化膜表面の高さまで研磨を行い、図43に示すような低音響インピーダンス膜321と高音響インピーダンス膜322と低音響インピーダンス膜321の多層膜が反射器304の溝中に充填された構造を形成する。
Next, a method for manufacturing the thin film piezoelectric resonator according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. First, grooves having a depth of 3 μm to be the
次に、膜厚200nmとなるようAl電極材料膜を形成し、前記したリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて上記電極材料膜をパターニングすることにより図44に示すように反射器304を覆うように下部電極303を形成する。この実施の形態においては、図44に示すように下部電極303は3本形成される。続いて、図45に示すように、下部電極303を覆うように圧電体材料として膜厚1475nmのAlN膜を形成し、前記したリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて上記圧電体材料の膜をパターニングすることにより圧電体膜307を形成する。
Next, an Al electrode material film is formed to a thickness of 200 nm, and the electrode material film is patterned using the lithography technique and the dry etching technique so as to cover the
次に、直列に接続される薄膜圧電共振素子と並列に接続される薄膜圧電共振素子とで共振周波数を異ならせる目的で、図46に示すように3本の下部電極303の一端上に前記したMo負荷電極315を形成する。その後、基板301の全面に前記したAl電極材料膜を形成し、リソグラフィ技術を用いて上記電極材料膜をパターニングすることにより、図47に示すように上部電極308を形成する。これにより、下部電極303と上部電極308との間に圧電体膜307が挟まれた9個の薄膜圧電共振素子FR301〜FR309が形成される。図47において、薄膜圧電共振素子FR301〜FR309は四角で囲む領域に対応する部分である。上部電極308は7個形成され、7個の内の一つの上部電極は薄膜圧電共振素子FR302と薄膜圧電共振素子FR303とを接続する配線を兼ねており、他の一つの上部電極308は薄膜圧電共振素子FR304と薄膜圧電共振素子FR305と接続する配線を兼ねている。
Next, for the purpose of making the resonance frequency different between the thin-film piezoelectric resonator elements connected in series and the thin-film piezoelectric resonator elements connected in parallel, the above-described one is provided on one end of the three
次に、基板301の全面に電極材料膜を形成し、リソグラフィ技術を用いて上記電極材料膜をパターニングすることにより、図48、図49に示すように薄膜圧電共振素子FR301、FR306、FR307、FR308、FR309の上部電極308にそれぞれ接続する5個の配線電極310を圧電体膜307の側部に形成する。これらの配線電極310は圧電体膜307の側部だけでなく熱酸化膜302上にも延在している。なお、図48はこの実施の形態による薄膜圧電共振装置の一製造工程における平面図であり、図49は、図48に示す切断線A−A′で切断したときの断面図である。その後、シリコン基板301の裏面を研磨し、シリコン基板301の厚さを50μm〜200μmにする。
Next, an electrode material film is formed on the entire surface of the
次以降の工程は金属膜312を形成し、上部空洞311′を形成するまでは第3の実施の形態と同じような工程を用いて行う。
The subsequent steps are performed using the same steps as in the third embodiment until the
この第4の実施の形態に基づく実施例4では、連絡空洞313に前記した図21の構造を使用し、L/aは55とした。
In Example 4 based on the fourth embodiment, the structure shown in FIG. 21 is used for the
なお、この第4の実施の形態においては、金属膜312の外側は図26に示した第1の実施の形態の場合と同様にモールド樹脂によって封止される構成となる。この場合、ポリイミド系モールド樹脂を使用し、配線電極310上は前記したリソグラフィによって表面が配線電極金属となるよう加工する。モールド樹脂のキュア条件は300℃、1時間、窒素雰囲気中で行うのが好ましい。
In the fourth embodiment, the outside of the
以上説明したように、この第4の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR301〜FR309が凸状の金属膜312で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR301〜FR309が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜312と薄膜圧電共振素子FR301〜FR309との間には上部空洞311′が形成され、薄膜圧電共振素子FR301〜FR309およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the fourth embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR301 to FR309 are covered with the
(第5の実施の形態)次に、本発明の第5の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図50、図51を参照して説明する。図50、図51は、第5の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第1の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に形成しており、連絡空洞413の構造以外は第1の実施の形態と同じような工程を用いて行う。連絡空洞413には、図20の構造を採用している。なお、この実施の形態においては、第3の実施の形態と同様に、上部空洞411′はモールド樹脂によって封止される構成となる。またこの実施の形態では、第1の実施の形態と対応する構成要素に400台の符号を付して区別している。ここでは連絡空洞413の製造方法について詳述する。基板表面にレジストを膜厚5μmとなるよう塗布し、図19にてb1構造のレジスト膜を前記したリソグラフィ法により形成する。次にこの基板を140℃、3分間、ホットプレート上にてベーキングする。次に、基板表面にレジストを膜厚5μmとなるよう塗布し、図19にてb2構造のレジスト膜を前記したリソグラフィ法により形成する。
(Fifth Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 50 and 51 are manufacturing process diagrams of the thin film piezoelectric resonator according to the fifth embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is formed in the same manner as the thin film piezoelectric resonator of the first embodiment, and uses the same processes as those of the first embodiment except for the structure of the
この実施の形態に基づく実施例5では、L/aは13、凹部の断面積に占める割合は95%にした。 In Example 5 based on this embodiment, L / a was 13, and the ratio of the recess to the cross-sectional area was 95%.
以上説明したように、この第5の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR401〜FR409が凸状の金属膜412で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR401〜FR409が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜412と薄膜圧電共振素子FR401〜FR409との間には、上部空洞411′が形成され、薄膜圧電共振素子FR401〜FR409およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the fifth embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR401 to FR409 are covered with the
(第6の実施の形態)次に、本発明の第6の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図52、図53を参照して説明する。図52、図53は、第6の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第3の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に形成しており、連絡空洞513の構造以外は第3の実施の形態と同じような工程を用いて行う。ただし、図52、図53において、第3の実施の形態と区別すべく構成要素には500番台の符号を付して示している。そして第3の実施の形態と同様の配置で薄膜圧電共振素子FR501〜FR509が形成されている。連絡空洞513は、図21に示した構造をなしている。なお、この実施の形態においては、第5の実施の形態と同様に、上部空洞511′はモールド樹脂によって封止される構成となる。
(Sixth Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 52 and 53 are manufacturing process diagrams of the thin film piezoelectric resonator according to the sixth embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is formed in the same manner as the thin film piezoelectric resonator of the third embodiment, and uses the same steps as those of the third embodiment except for the structure of the
この第6の実施の形態に基づく実施例6では図21に示した構造を使用し、L/aは5であった。 In Example 6 based on the sixth embodiment, the structure shown in FIG. 21 was used, and L / a was 5.
以上説明したように、この第6の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子が凸状の金属膜512で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR501〜FR509が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜512と薄膜圧電共振素子FR501〜FR509との間には、上部空洞511′が形成され、薄膜圧電共振素子およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the sixth embodiment, since the thin film piezoelectric resonant element is covered with the
(第7の実施の形態)次に、本発明の第7の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図54、図55を参照して説明する。図54、図55は、第7の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第3の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に形成しており、連絡空洞613の構造以外は第3の実施の形態と同じような工程を用いて行う。ただし、図54、図55において、第3の実施の形態と区別すべく構成要素には600番台の符号を付して示している。そして第3の実施の形態と同様の配置で薄膜圧電共振素子FR601〜FR609が形成されている。連絡空洞613は、図19に示した構造をなしている。なお、この実施の形態においては、第5の実施の形態と同様に、上部空洞611′はモールド樹脂によって封止される構成となる。
(Seventh Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 54 and 55 are manufacturing process diagrams of the thin film piezoelectric resonator according to the seventh embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is formed in the same manner as the thin film piezoelectric resonator of the third embodiment, and uses the same processes as those of the third embodiment except for the structure of the
この第7の実施の形態に基づく実施例7では、連絡空洞613には図19に示した構造を使用し、L/aは8、凸部の断面積に占める割合は30%であった。
In Example 7 based on this 7th Embodiment, the structure shown in FIG. 19 was used for the
以上説明したように、この第7の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR601〜FR609が凸状の金属膜612で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR601〜FR609が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜612と薄膜圧電共振素子FR601〜FR609との間には上部空洞611′が形成され、薄膜圧電共振素子およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the seventh embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR601 to FR609 are covered with the
(第8の実施の形態)次に、本発明の第8の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図56、図57を参照して説明する。図56、図57は、第8の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第5の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に形成しており、連絡空洞713の構造以外は第5の実施の形態と同じような工程を用いて行う。ただし、図56、図57において、第5の実施の形態と区別すべく構成要素には700番台の符号を付して示している。そして第5の実施の形態と同様の配置で薄膜圧電共振素子FR701〜FR709が形成されている。連絡空洞713は、図21に示した構造をなしている。なお、この実施の形態においては、第4の実施の形態と同様に、上部空洞711′はモールド樹脂によって封止される構成となる。
(Eighth Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 56 and 57 are manufacturing process diagrams of the thin film piezoelectric resonator according to the eighth embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is formed in the same manner as the thin film piezoelectric resonator of the fifth embodiment, and uses the same processes as those of the fifth embodiment except for the structure of the
この第8の実施の形態に基づく実施例8では、連絡空洞713に図21に示した構造を使用し、L/aは150であった。
In Example 8 based on the eighth embodiment, the structure shown in FIG. 21 was used for the
以上説明したように、この第8の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子が凸状の金属膜712で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR701〜FR709が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜712と薄膜圧電共振素子FR701〜FR709との間には上部空洞711′が形成され、薄膜圧電共振素子およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the eighth embodiment, since the thin film piezoelectric resonant element is covered with the
(第9の実施の形態)次に、本発明の第9の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図58、図59を参照して説明する。図58、図59は、第9の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第4の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に形成しており、連絡空洞813の構造以外は第4の実施の形態と同じような工程を用いて行う。ただし、図58、図59において、第4の実施の形態と区別すべく構成要素には800番台の符号を付して示している。そして第4の実施の形態と同様の配置で薄膜圧電共振素子FR801〜FR809が形成されている。連絡空洞813は、図19に示した構造をなしている。なお、この実施の形態においては、第4の実施の形態と同様に、上部空洞811′はモールド樹脂によって封止される構成となる。
(Ninth Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 58 and 59 are manufacturing process diagrams of the thin-film piezoelectric resonator according to the ninth embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is formed in the same manner as the thin film piezoelectric resonator of the fourth embodiment, and uses the same steps as those of the fourth embodiment except for the structure of the
この第9の実施の形態に基づく実施例9では、連絡空洞813に図19の構造を使用し、L/aは100、凸部の断面積に占める割合は45%であった。
In Example 9 based on the ninth embodiment, the structure of FIG. 19 was used for the
以上説明したように、この第9の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR801〜FR809が凸状の金属膜812で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR801〜FR809が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜812と薄膜圧電共振素子FR801〜FR809との間には上部空洞811′が形成され、薄膜圧電共振素子およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the ninth embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR801 to FR809 are covered with the
(第10の実施の形態)次に、本発明の第10の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図60、図61を参照して説明する。図60、図61は、第10の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第4の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に形成しており、連絡空洞913の構造以外は第4の実施の形態と同じような工程を用いて行う。ただし、図60、図61において、第4の実施の形態と区別すべく構成要素には900番台の符号を付して示している。そして第4の実施の形態と同様の配置で薄膜圧電共振素子FR901〜FR909が形成されている。連絡空洞913は、図20に示した構造をなしている。なお、この実施の形態においては、第4の実施の形態と同様に、上部空洞911′はモールド樹脂によって封止される構成となる。
(Tenth Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 60 and 61 are manufacturing process diagrams of the thin film piezoelectric resonator according to the tenth embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is formed in the same manner as the thin film piezoelectric resonator of the fourth embodiment, and uses the same steps as those of the fourth embodiment except for the structure of the
この第10の実施の形態に基づく実施例10では、連絡空洞913に図20構造を使用し、L/aは125、凹部の断面積に占める割合は60%であった。
In Example 10 based on the tenth embodiment, the structure shown in FIG. 20 was used for the
以上説明したように、この第10の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR901〜FR909が凸状の金属膜912で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR901〜FR909が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜912と薄膜圧電共振素子FR901〜FR90との間には上部空洞911′が形成され、薄膜圧電共振素子およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the tenth embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR901 to FR909 are covered with the
(第11の実施の形態)次に、本発明の第11の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図62、図63を参照して説明する。図62、図63は、第11の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第5の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に形成しており、連絡空洞1013の構造以外は第5の実施の形態と同じような工程を用いて行う。ただし、図62、図63において、第5の実施の形態と区別すべく構成要素には1000番台の符号を付して示している。そして第5の実施の形態と同様の配置で薄膜圧電共振素子FR1001〜FR1009が形成されている。連絡空洞1013は、図19に示した構造をなしている。なお、この実施の形態においては、第5の実施の形態と同様に、上部空洞1011′はモールド樹脂によって封止される構成となる。
(Eleventh Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 62 and 63 are manufacturing process diagrams of the thin film piezoelectric resonator according to the eleventh embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is formed in the same manner as the thin film piezoelectric resonator according to the fifth embodiment, and uses the same steps as those of the fifth embodiment except for the structure of the
この第11の実施の形態に基づく実施例11では、連絡空洞1013に図19の構造を使用し、L/aは200であった。
In Example 11 based on the eleventh embodiment, the structure of FIG. 19 was used for the
以上説明したように、この第11の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR1001〜Fr1009が凸状の金属膜1012で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR1001〜FR1009が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜1012と薄膜圧電共振素子FR1001〜FR1009との間には、上部空洞1011′が形成され、薄膜圧電共振素子およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the eleventh embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR1001 to Fr1009 are covered with the
(第12の実施の形態)次に、本発明の第12の実施の形態による薄膜圧電共振装置を、図64、図65を参照して説明する。図64、図65は、第12の実施の形態による薄膜圧電共振装置の製造工程図である。この実施の形態による薄膜圧電共振装置は、第5の実施の形態の薄膜圧電共振装置と同様に形成しており、連絡空洞1113の構造以外は第5の実施の形態と同じような工程を用いて行う。ただし、図64、図65において、第5の実施の形態と区別すべく構成要素には1100番台の符号を付して示している。そして第5の実施の形態と同様の配置で薄膜圧電共振素子FR1101〜FR1109が形成されている。連絡空洞1113は、図21に示した構造をなしている。なお、この実施の形態においては、第5の実施の形態と同様に、上部空洞1111′はモールド樹脂によって封止される構成となる。
(Twelfth Embodiment) Next, a thin film piezoelectric resonator according to a twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 64 and 65 are manufacturing process diagrams of the thin film piezoelectric resonator according to the twelfth embodiment. The thin film piezoelectric resonator according to this embodiment is formed in the same manner as the thin film piezoelectric resonator of the fifth embodiment, and uses the same processes as those of the fifth embodiment except for the structure of the
この第12の実施の形態に基づく実施例12では、連絡空洞1113に図21の構造を使用し、L/aは3であった。
In Example 12 based on the twelfth embodiment, the structure shown in FIG. 21 was used for the
以上説明したように、この第12の実施の形態によれば、薄膜圧電共振素子FR1101〜FR1109が凸状の金属膜1112で覆われた構成となるため、封止の際の樹脂モールドを行っても、薄膜圧電共振素子FR1101〜FR1109が実装されている空洞内部への未硬化の封止樹脂侵入を十分阻止することが可能であり、凸状の金属膜1112と薄膜圧電共振素子FR1101〜FR1109との間には上部空洞1111′が形成され、薄膜圧電共振素子およびこれらから構成されるフィルタモジュールなど高周波特性が低下するのを防止することができ、さらにパッケージ化しても従来のセラミックパッケージで覆う場合に比べて遙かにサイズ(高さ)を小さくすることができる。
As described above, according to the twelfth embodiment, since the thin film piezoelectric resonator elements FR1101 to FR1109 are covered with the
また、上記第1〜第12の実施の形態においては、9個の薄膜圧電共振素子FRを有する3.5段のRFフィルタを例にとって説明したが、本発明による薄膜圧電共振装置はこれに限られるものではない。例えば、図66に示すように、薄膜圧電共振素子51、負荷容量52、バリキャップ53、帰還抵抗54、ダンピング抵抗55および増幅器56を組み合わせることによって、移動体通信機の電圧制御発振器50として利用することができる。
In the first to twelfth embodiments, the 3.5-stage RF filter having nine thin film piezoelectric resonator elements FR has been described as an example. However, the thin film piezoelectric resonator according to the present invention is not limited to this. It is not something that can be done. For example, as shown in FIG. 66, a thin film piezoelectric resonance element 51, a
また、上記第1〜第12の実施の形態においては、凸状の金属膜x12は、Ti/Auからなる積層膜、Ti/Ni−B/Auからなる積層膜、またはTi/Pd/Auからなる積層膜のいずれかとすることができ、またTi/Ni/Auからなる積層膜、Ti/Ta/Auからなる積層膜、Ti/Mo/Auからなる積層膜、Ti/Pd/Cu/Auからなる積層膜、Ti/Pd/Cu/Ni/Auからなる積層膜、Ti/Ni/Snからなる積層膜、Cr/Cu/Auからなる積層膜、Al/Niからなる積層膜、Ti/Au/Tiからなる積層膜、Ti/Ni/Au/Tiからなる積層膜、Ti/Ta/Au/Taからなる積層膜、Ti/Pd/Au/Tiからなる積層膜、Ti/Mo/Au/Tiからなる積層膜、Ti/Pd/Cu/Au/Tiからなる積層膜、Ti/Pd/Cu/Ni/Au/Tiからなる積層膜、Al/Ni/Tiからなる積層膜、Ti/Pd/Niからなる積層膜、またはAl/Ni/Cu/AuTiからなる積層膜のいずれかであってもよい。これにより様々な雰囲気での使用に耐えることが可能となる。 In the first to twelfth embodiments, the convex metal film x12 is made of a laminated film made of Ti / Au, a laminated film made of Ti / Ni-B / Au, or made of Ti / Pd / Au. A laminated film made of Ti / Ni / Au, a laminated film made of Ti / Ta / Au, a laminated film made of Ti / Mo / Au, or made of Ti / Pd / Cu / Au Laminated film, Ti / Pd / Cu / Ni / Au laminated film, Ti / Ni / Sn laminated film, Cr / Cu / Au laminated film, Al / Ni laminated film, Ti / Au / Laminated film made of Ti, laminated film made of Ti / Ni / Au / Ti, laminated film made of Ti / Ta / Au / Ta, laminated film made of Ti / Pd / Au / Ti, made of Ti / Mo / Au / Ti Laminated film, Ti / Pd / Cu Laminated film made of Au / Ti, laminated film made of Ti / Pd / Cu / Ni / Au / Ti, laminated film made of Al / Ni / Ti, laminated film made of Ti / Pd / Ni, or Al / Ni / Cu Any of the laminated films made of / AuTi may be used. This makes it possible to withstand use in various atmospheres.
1 シリコン基板
2 熱酸化膜
3 下部電極
4 空洞
5 接着樹脂
6 シリコン基板
7 圧電体膜
8 上部電極
9 絶縁膜(SiNx膜)
10 配線電極
11 上部空洞
12 凸状金属膜
13 連絡空洞
14 絶縁膜(TEOS膜)
FR1〜FR9 薄膜圧電共振素子
101 シリコン基板
102 熱酸化膜
103 下部電極
104 空洞
105 接着樹脂
106 シリコン基板
107 圧電体膜
108 上部電極
109 絶縁膜(SiNx膜)
110 配線電極
111 上部空洞
112 凸状樹脂膜
113 連絡空洞
114 絶縁膜(TEOS膜)
FR101〜FR109 薄膜圧電共振素子
201 シリコン基板
202 熱酸化膜
203 下部電極
204 空洞
207 圧電体膜
208 上部電極
209 絶縁膜(SiNx膜)
210 配線電極
211 上部空洞
212 凸状金属膜
213 連絡空洞
214 絶縁膜(TEOS膜)
220 エッチング孔
FR201〜FR209 薄膜圧電共振素子
301 シリコン基板
302 熱酸化膜
303 下部電極
304 空洞
307 圧電体膜
308 上部電極
309 絶縁膜(SiNx膜)
310 配線電極
311 上部空洞
312 凸状金属膜
313 連絡空洞
314 絶縁膜(TEOS膜)
321 低音響インピーダンス膜
322 高音響インピーダンス膜
FR301〜FR309 薄膜圧電共振素子
401 シリコン基板
402 熱酸化膜
403 下部電極
404 空洞
405 接着樹脂
406 シリコン基板
407 圧電体膜
408 上部電極
409 絶縁膜(SiNx膜)
410 配線電極
411 上部空洞
412 凸状金属膜
413 連絡空洞
414 絶縁膜(TEOS膜)
FR401〜FR409 薄膜圧電共振素子
501 シリコン基板
502 熱酸化膜
503 下部電極
504 空洞
507 圧電体膜
508 上部電極
509 絶縁膜(SiNx膜)
510 配線電極
511 上部空洞
512 凸状金属膜
513 連絡空洞
514 絶縁膜(TEOS膜)
520 エッチング孔
FR501〜FR509 薄膜圧電共振素子
601 シリコン基板
602 熱酸化膜
603 下部電極
604 空洞
607 圧電体膜
608 上部電極
609 絶縁膜(SiNx膜)
610 配線電極
611 上部空洞
612 凸状金属膜
613 連絡空洞
614 絶縁膜(TEOS膜)
620 エッチング孔
FR601〜FR609 薄膜圧電共振素子
701 シリコン基板
702 熱酸化膜
703 下部電極
704 空洞
705 接着樹脂
706 シリコン基板
707 圧電体膜
708 上部電極
709 絶縁膜(SiNx膜)
710 配線電極
711 上部空洞
712 凸状金属膜
713 連絡空洞
714 絶縁膜(TEOS膜)
FR701〜FR709 薄膜圧電共振素子
801 シリコン基板
802 熱酸化膜
803 下部電極
804 空洞
807 圧電体膜
808 上部電極
809 絶縁膜(SiNx膜)
810 配線電極
811 上部空洞
812 凸状金属膜
813 連絡空洞
814 絶縁膜(TEOS膜)
821 低音響インピーダンス膜
822 高音響インピーダンス膜
FR801〜FR809 薄膜圧電共振素子
901 シリコン基板
902 熱酸化膜
903 下部電極
904 空洞
907 圧電体膜
908 上部電極
909 絶縁膜(SiNx膜)
910 配線電極
911 上部空洞
912 凸状金属膜
913 連絡空洞
914 絶縁膜(TEOS膜)
921 低音響インピーダンス膜
922 高音響インピーダンス膜
FR901〜FR909 薄膜圧電共振素子
1001 シリコン基板
1002 熱酸化膜
1003 下部電極
1004 空洞
1005 接着樹脂
1006 シリコン基板
1007 圧電体膜
1008 上部電極
1009 絶縁膜(SiNx膜)
1010 配線電極
1011 上部空洞
1012 凸状金属膜
1013 連絡空洞
1014 絶縁膜(TEOS膜)
FR1001〜FR1009 薄膜圧電共振素子
1101 シリコン基板
1102 熱酸化膜
1103 下部電極
1104 空洞
1105 接着樹脂
1106 シリコン基板
1107 圧電体膜
1108 上部電極
1109 絶縁膜(SiNx膜)
1110 配線電極
1111 上部空洞
1112 凸状金属膜
1113 連絡空洞
1114 絶縁膜(TEOS膜)
FR1101〜FR1109 薄膜圧電共振素子
DESCRIPTION OF
10
FR1 to FR9 Thin film
110
FR101 to FR109 Thin film
210 Wiring electrode 211
220 Etching holes FR201 to FR209 Thin
310
321 Low
410
FR401 to FR409 Thin film
510
520 Etching holes FR501 to FR509 Thin film
610
620 Etching holes FR601 to FR609 Thin film
710
FR701 to FR709 Thin film
810
821 Low
910
921 Low
1010
FR1001 to FR1009 Thin film
1110
FR1101 to FR1109 Thin Film Piezoelectric Resonator
Claims (5)
前記薄膜圧電共振素子と前記封止体との間隙で構成され、前記貫通孔に接続される連絡空洞は、この最大内部半径とこの総延長との比が3以上200以下となる折り返しパターンであることを特徴とする薄膜圧電共振装置。 A thin-film piezoelectric resonator comprising a first substrate having a through-hole, and a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode formed in this order on the opening of the through-hole on the surface of the first substrate; A sealing body formed above the thin film piezoelectric resonator element,
The communication cavity formed by the gap between the thin film piezoelectric resonance element and the sealing body and connected to the through hole is a folded pattern in which the ratio of the maximum internal radius to the total extension is 3 or more and 200 or less. A thin film piezoelectric resonance device characterized by the above.
その一端が前記薄膜圧電共振素子と前記封止体とで構成される間隙に連通し他端が前記封止体にて閉塞される連絡空洞は、その最大内部半径とその総延長との比が3以上200以下となる折り返しパターンであることを特徴とする薄膜圧電共振装置。 A thin-film piezoelectric resonator comprising a substrate having a multilayer surface of a low acoustic impedance film and a high impedance film on its surface, and a lower electrode, a piezoelectric film and an upper electrode formed in this order on the multilayer film And a sealing body formed above the thin film piezoelectric resonance element,
The communication cavity whose one end communicates with the gap formed by the thin film piezoelectric resonator element and the sealing body and whose other end is closed by the sealing body has a ratio between its maximum internal radius and its total extension. A thin-film piezoelectric resonance device, wherein the thin-film piezoelectric resonator has a folded pattern of 3 or more and 200 or less.
A wiring electrode is formed on the first substrate so as not to interfere with the communication cavity along the side of the piezoelectric film and the upper surface of the first substrate, and the wiring electrode is connected to the upper electrode. The thin film piezoelectric resonance device according to claim 1, wherein the thin film piezoelectric resonance device is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005040998A JP4334490B2 (en) | 2005-02-17 | 2005-02-17 | Thin film piezoelectric resonator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005040998A JP4334490B2 (en) | 2005-02-17 | 2005-02-17 | Thin film piezoelectric resonator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006229611A true JP2006229611A (en) | 2006-08-31 |
JP4334490B2 JP4334490B2 (en) | 2009-09-30 |
Family
ID=36990556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005040998A Expired - Fee Related JP4334490B2 (en) | 2005-02-17 | 2005-02-17 | Thin film piezoelectric resonator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4334490B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008085562A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Renesas Technology Corp | Elastic wave filter and its manufacturing method |
WO2009110062A1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-11 | 富士通株式会社 | Film bulk acoustic resonator, filter, communication module and communication apparatus |
CN113366526A (en) * | 2019-03-18 | 2021-09-07 | 株式会社村田制作所 | Piezoelectric device |
WO2022210378A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 株式会社村田製作所 | Elastic wave device |
-
2005
- 2005-02-17 JP JP2005040998A patent/JP4334490B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008085562A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Renesas Technology Corp | Elastic wave filter and its manufacturing method |
WO2009110062A1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-11 | 富士通株式会社 | Film bulk acoustic resonator, filter, communication module and communication apparatus |
JP5147932B2 (en) * | 2008-03-04 | 2013-02-20 | 太陽誘電株式会社 | Piezoelectric thin film resonator, filter, communication module, and communication device |
US8653908B2 (en) | 2008-03-04 | 2014-02-18 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Film bulk acoustic resonator, filter, communication module and communication apparatus |
CN113366526A (en) * | 2019-03-18 | 2021-09-07 | 株式会社村田制作所 | Piezoelectric device |
CN113366526B (en) * | 2019-03-18 | 2024-01-30 | 株式会社村田制作所 | Piezoelectric device |
WO2022210378A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 株式会社村田製作所 | Elastic wave device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4334490B2 (en) | 2009-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101708893B1 (en) | Bulk acoustic wave resonator structure and manufacturing method thereof | |
JP3575478B2 (en) | Method of manufacturing module substrate device, high-frequency module and method of manufacturing the same | |
US7615833B2 (en) | Film bulk acoustic resonator package and method of fabricating same | |
CN113557663A (en) | Transverse excitation film bulk acoustic resonator package and method | |
KR100725010B1 (en) | Piezoelectric electronic component, and production method therefor, communication equipment | |
US7982364B2 (en) | Surface acoustic wave device and method for manufacturing the same | |
US10068820B2 (en) | Electronic element package and method for manufacturing the same | |
JP6311724B2 (en) | Electronic component module | |
US7291904B2 (en) | Downsized package for electric wave device | |
EP2009710A2 (en) | Piezoelectric component and manufacturing method thereof | |
US8749114B2 (en) | Acoustic wave device | |
JP2007535230A (en) | Method for improving heat dissipation in encapsulated electronic components | |
JP3974346B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
CN111130490A (en) | Bulk acoustic wave resonator having electrode with void layer, method of manufacturing the same, filter, and electronic apparatus | |
JP2011211347A (en) | Piezoelectric device, integrated branching filter using the same, and integrated filter | |
JP4334490B2 (en) | Thin film piezoelectric resonator | |
KR20170073080A (en) | Acoustic resonator and manufacturing method thereof | |
US20060274476A1 (en) | Low loss thin film capacitor and methods of manufacturing the same | |
KR20170108377A (en) | Element package and manufacturing method for the same | |
WO2021031700A1 (en) | Resonator and manufacturing method therefor, filter, and electronic device | |
KR20170020835A (en) | Bulk acoustic wave resonator structure and manufacturing method thereof | |
JP2007019758A (en) | Thin film piezo-electricity resonant element and manufacturing method thereof | |
JP2005110017A (en) | High frequency filter module and its manufacturing method | |
JP4091561B2 (en) | Thin film piezoelectric resonator and manufacturing method thereof | |
JP2006013614A (en) | Thin film piezoelectric resonator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090105 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090203 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090406 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090602 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090623 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |