JP2016537875A - 薄膜共振器の製造方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は薄膜共振器の製造方法及び装置に関し、製造方法は、既に堆積した各膜層の厚みを検出することと、検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し、ＮＯであると、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算することと、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うことと、を含む。本発明の製造方法及び装置によると、必要な周波数偏移を精確に発生して製品の収率を向上させることができる。
Description
本発明は、電子技術分野に関し、特に、薄膜共振器の製造方法及び装置に関するものである。
圧電薄膜の厚み方向である縦方向での共振を利用して製造した薄膜圧電バルク弾性波共振器は、携帯電話通信や高速シリアルデータの応用等の方面で、表面弾性波素子と水晶共振器の替わりとすることのできるものとなった。無線周波数前端バルク弾性波圧電フィルター／デュプレクサは、例えば、低い挿入損失、切り立った移動帯、大きい出力容量、強い耐静電気放電（ＥＳＤ）能力等の優れたろ過特性を示す。超低の周波数温度遷移を有する高周波数薄膜圧電バルク弾性波共振器は、その位相のノイズが低く、エネルギー消費が低く、バンド幅の変調範囲が広い。それ以外には、これらのマイクロ薄膜圧電バルク弾性波共振器は、シリコン基板上で相補式金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）と両立する加工工程を利用し、これにより、単一素子のコストを低減し、最終的にＣＭＯＳとの回路集積に有利である。
典型的な薄膜圧電バルク弾性波共振器は、二つの金属電極と、上下電極の間に位置する圧電材料と、底部電極の下面に位置する音声反射構造と、を含む。図１はベースの空洞を音声反射構造としたバルク弾性波共振器の断面図で、音波は底部電極と空洞中の空気の境界面で良好な反射が行われる。図２は、プラハ反射層を音声反射構造としたバルク弾性波共振器の断面図で、交互に配置した高音響抵抗材料と低音響抵抗材料によって提供する音波反射効果が空洞型反射構造より弱いが、プラハ反射層は簡単に製造でき、構造が安定的である。電極間に一定の周波数の電圧信号が印加される時、圧電材料が具備する逆圧電効果によって、電極間に鉛直方向で伝播される音波が発生し、音波は上電極と空気との境界面及び底部電極の下の音声反射構造の間で複数回反射され、音波が一定の周波数条件を満たす時に共振が発生し、典型的な薄膜圧電バルク弾性波共振器が図３に示すような電気学周波数-抵抗特性を示すことになる。
薄膜バルク弾性波圧電共振器からなるフィルターは、通常、２種類又は複種類の共振周波数が異なる共振器から構成される。フィルターが理想的な帯域特性に達するように、周波数が異なる共振器間の共振周波数の偏差に厳格な要求を提示した。図４は、薄膜圧電バルク弾性波共振器からなるフィルターのトポロジー構造例を示し、フィルターが最適な帯域特性に達するように、並列接続された共振器２、４は直列接続された共振器１、３、５より一定の周波数だけ低い。周知の薄膜圧電バルク弾性波共振器の共振周波数を調節する方法は、電極の厚みを調節することで電極の質量を変化させ、これにより質量負荷効果（ｍａｓｓ ｌｏａｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を発生して、共振器の共振周波数を変化させることである。所定の共振器に一定の厚みの質量負荷層を堆積することで、所要の共振周波数偏移を得ることができ、周波数偏移と追加すべき質量負荷層の厚みとの間の関係はモデルで計算することができる。
しかし、実際の製造において、薄膜、特に厚みが大きい薄膜を堆積する時、厚みの誤差が必ず発生するので、製品の薄膜堆積モニターにおいて通常、堆積する各膜層の厚みをモニタリングし、堆積した膜層の厚みが理想値から一定範囲を上回る場合、製品の収率を保証し、最終の製品の周波数が設計の要求を満たすように、次に堆積しようとする膜層の厚みを補償する。しかし、音声反射構造の上面の全ての膜層の厚みがいずれも共振器の共振周波数に大小の影響を与え、異なる層の音波伝送特性は異なっていて、異なる層同士の厚みの比例が変更された後、同じ厚みの質量負荷層によって通常、共振器が元の設計した共振周波数偏移量に達することができないので、膜層の厚みの補償を行った共振器は、元の質量負荷層の厚みでは理想的な周波数偏移量を発生することができず、フィルターのバンド幅及び帯域特性も要求を満たすことができず、製品の収率に影響を与えることになる。
本発明の実施例が解決しようとする主な技術課題は、必要な周波数偏移を精確に発生して製品の収率を向上させることのできる薄膜共振器の製造方法及び装置を提供することである。
上記技術課題を解決するため、本発明の実施例は、
既に堆積した各膜層の厚みを検出することと、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し、ＮＯであると、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算することと、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うことと、を含む薄膜共振器の製造方法を提供する。
既に堆積した各膜層の厚みを検出することと、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し、ＮＯであると、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算することと、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うことと、を含む薄膜共振器の製造方法を提供する。
前記方法は、前記質量負荷層を堆積済みである時、前記共振器の基礎周波数を不変に保証した状況で、異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定し、確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行うことを更に含む。
前記異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定するステップは、
各堆積待ちの膜層に対して厚み補償のシミュレーションを行うことと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移を算出することと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移と目標周波数偏移とを比較し、目標周波数偏移との偏差が最も小さい膜層厚み補償を確定することと、を含む。
各堆積待ちの膜層に対して厚み補償のシミュレーションを行うことと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移を算出することと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移と目標周波数偏移とを比較し、目標周波数偏移との偏差が最も小さい膜層厚み補償を確定することと、を含む。
周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定した後、前記確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行う前、さらに、
確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことと、を含む。
確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことと、を含む。
前記確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が製造要求を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うステップは、
目標周波数偏移との最小偏差がフィルターの性能に明確な影響をもたらすか否かを評価し、ＮＯであると、予定の条件を満たし、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを含み、
前記フィルターは少なくとも二つの前記共振器からなる。
目標周波数偏移との最小偏差がフィルターの性能に明確な影響をもたらすか否かを評価し、ＮＯであると、予定の条件を満たし、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを含み、
前記フィルターは少なくとも二つの前記共振器からなる。
同様に、上述した技術課題を解決するため、本発明の実施例はさらに、
既に堆積した各膜層の厚みを検出するように構成される検出手段と、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層を堆積したか否かを判定するように構成される判定手段と、
前記判定手段によってＮＯと判定された場合、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算するように構成される処理手段と、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うように構成される薄膜堆積手段と、を含む薄膜共振器の製造装置を提供する。
既に堆積した各膜層の厚みを検出するように構成される検出手段と、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層を堆積したか否かを判定するように構成される判定手段と、
前記判定手段によってＮＯと判定された場合、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算するように構成される処理手段と、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うように構成される薄膜堆積手段と、を含む薄膜共振器の製造装置を提供する。
前記処理手段はさらに、判定手段によってＹＥＳと判定された場合、前記共振器の基礎周波数を不変に保証した状況で、異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定するように構成され、
前記薄膜堆積手段はさらに、確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行うように構成される。
前記薄膜堆積手段はさらに、確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行うように構成される。
前記処理手段は、各堆積待ちの膜層に対して厚み補償のシミュレーションを行って、各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移を算出し、各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移と目標周波数偏移とを比較し、目標周波数偏移との偏差が最も小さい膜層厚み補償を確定するように構成される。
前記装置は、
周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定した後、前記確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行う前、確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記薄膜堆積手段に前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを通知するように構成される評価手段を更に含む。
周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定した後、前記確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行う前、確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記薄膜堆積手段に前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを通知するように構成される評価手段を更に含む。
前記評価手段は、目標周波数偏移との最小偏差がフィルターの性能に明確な影響をもたらすか否かを評価し、ＮＯであると、予定の条件を満たし、前記薄膜堆積手段に前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを通知するように構成され、前記フィルターは少なくとも二つの前記共振器からなる。
本発明の実施例によると以下のような有益な効果を実現できる：
本発明の実施例は薄膜共振器の製造方法及び装置を提供し、必要な周波数偏移を精確に発生して製品の収率を向上させることができる。本発明の実施例に係る製造方法は、既に堆積した各膜層の厚みを検出することと、検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し、ＮＯであると、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算することと、標準厚み範囲は共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うことと、を含み、本発明の実施例の製造方法によると、製造中に一つの層の膜厚みが規定された標準を超える時、製造されていない膜層の厚みを修正し、共振器全体の周波数が目標値から偏移しない条件で、所定の共振器で必要な周波数偏移量を精確に発生するように、再び質量負荷層の厚みを計算し、該方法によると、別途の工程を追加する必要がなく、既存技術に比べ、本発明の実施例の製造方法によると、製品の収率を向上させると共に、製造コストを低減することができる。
本発明の実施例は薄膜共振器の製造方法及び装置を提供し、必要な周波数偏移を精確に発生して製品の収率を向上させることができる。本発明の実施例に係る製造方法は、既に堆積した各膜層の厚みを検出することと、検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し、ＮＯであると、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算することと、標準厚み範囲は共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うことと、を含み、本発明の実施例の製造方法によると、製造中に一つの層の膜厚みが規定された標準を超える時、製造されていない膜層の厚みを修正し、共振器全体の周波数が目標値から偏移しない条件で、所定の共振器で必要な周波数偏移量を精確に発生するように、再び質量負荷層の厚みを計算し、該方法によると、別途の工程を追加する必要がなく、既存技術に比べ、本発明の実施例の製造方法によると、製品の収率を向上させると共に、製造コストを低減することができる。
以下、具体的な実施形態に図面を結合して本発明を詳しく説明する。
（実施例１）
図５に示すように、本実施例は薄膜共振器の製造方法を提供し、以下のステップを含む。
（実施例１）
図５に示すように、本実施例は薄膜共振器の製造方法を提供し、以下のステップを含む。
既に堆積した各膜層の厚みを検出し（ステップ５０１）、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し（ステップ５０２）、ＮＯであると、ステップ５０３を実行し、ＹＥＳであると、ステップ５０５を実行する。
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し（ステップ５０２）、ＮＯであると、ステップ５０３を実行し、ＹＥＳであると、ステップ５０５を実行する。
堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算し（ステップ５０３）、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行い（ステップ５０４）、
他の補完措置を利用する（ステップ５０５）。
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行い（ステップ５０４）、
他の補完措置を利用する（ステップ５０５）。
本実施例の製造方法によると、製造中に一つの層の膜厚が規定された標準を超える時、製造されていない膜層の厚みを修正し、共振器全体の周波数が目標値から偏移しない条件で、所定の共振器で必要な周波数偏移量を精確に発生するように、再び質量負荷層の厚みを計算し、該方法によると、別途の工程を追加する必要がなく、既存技術に比べ、本発明の実施例の製造方法によると、製品の収率を向上させると共に、製造コストを低減することができる。本実施例における標準厚み範囲は目標周波数によって決められるが、さらに工程能力と製品が要求する周波数の精度を考慮して決めることもできる。
図６に示すように、本実施例の製造方法に従って製造した薄膜圧電バルク弾性波共振器は、膜層Ｓがベースと、高音響抵抗材料と低音響抵抗材料とを交互に堆積してなるプラハ反射層とによって共同で構成する構造であることができれば、ベースと、犠牲層材料とによって共同で構成する構造であることもでき、犠牲層材料が除去された後、底部電極の下に空気室構造を形成することで、最適な音波反射効率を提供することもできる。ベースはシリコンであることができ、高音響抵抗材料と低音響抵抗材料はそれぞれ、タングステン（Ｗ）と二酸化珪素（ＳｉＯ２）又は他の大きい音声抵抗比値を有する２種類の材料であることができる。犠牲層は、りん酸けい素ガラス（ＰＳＧ）又は他の除去しやすい材料であることができる。ベースと音声反射構造の上方は膜層Ｂで、膜層Ｂは必ず底部金属電極を含み、例えば、ＳｉＯ２からなる温度補償層、周波数偏移を発生するように構成される質量負荷層等の他の膜層を含むこともできる。膜層Ｂの上は圧電層Ｐで、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）又は他の適切な圧電材料から形成される。圧電層Ｐの上面は膜層Ｔで、当該層は必ず頂部の金属電極を含み、さらに、ＳｉＯ２からなる温度補償層、周波数偏移を発生するように構成される質量負荷層、素子酸化及び表面鈍化を防止する層等を含むことができる。ここで、底部電極と頂部電極は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）又は他の金属材料から構成され、一定の周波数偏移を発生するための質量負荷層は頂部電極と同一な材料を用いることができ、又は、需要に応じて、異なる材料から構成することもでき、必要な周波数偏移を発生するための質量負荷層Ｍは膜層組Ｔ又はＢ中の一つの層に位置し、周波数偏移をｆ１−ｆ２と定義する。ここで、ｆ１は、現在の構造から質量負荷層Ｍを除去した後の素子の電気学共振周波数であって、ｆ２は現在の構造、即ち質量負荷層Ｍを含む素子の電気学共振周波数である。
本実施例の製造方法は、前記質量負荷層を堆積する時、前記共振器の基礎周波数を不変に保証した状況下、異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定し、確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行うことを更に含む。
図７に示すように、本実施例の製造方法は、
既に堆積した各膜層の厚みをオンラインで検出し（ステップ７０１）、
検出された膜層の厚みが標準厚み範囲内ではないと（ステップ７０２）、
前記質量負荷層を既に堆積したか否かを判定し（ステップ７０３）、ＹＥＳであると、ステップ７０４を実行し、ＮＯであると、ステップ７０６を実行し、
前記共振器の基礎周波数を不変に保証した状況下、異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定し（ステップ７０４）、
確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行い（ステップ７０５）、
堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算し（ステップ７０６）、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行う（ステップ７０７）ことを更に含む。
既に堆積した各膜層の厚みをオンラインで検出し（ステップ７０１）、
検出された膜層の厚みが標準厚み範囲内ではないと（ステップ７０２）、
前記質量負荷層を既に堆積したか否かを判定し（ステップ７０３）、ＹＥＳであると、ステップ７０４を実行し、ＮＯであると、ステップ７０６を実行し、
前記共振器の基礎周波数を不変に保証した状況下、異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定し（ステップ７０４）、
確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行い（ステップ７０５）、
堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算し（ステップ７０６）、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行う（ステップ７０７）ことを更に含む。
本実施例の製造方法によると、製造中に質量負荷層を既に形成した状況で一つの層の厚みが規定の標準を超えることが発現した場合、製造していない後続の膜層にモデルによるシミュレーションを行って、共振器の基礎周波数を不変に保持した状況で、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層を選択して厚み補償を行い、可能な範囲内で膜厚補償による周波数偏移に対する影響を最小化する。
本実施例の製造方法のステップ７０４において異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定するプロセスは、具体的に、
各堆積待ちの膜層に対して厚み補償のシミュレーションを行うことと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移を算出することと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移と目標周波数偏移とを比較し、目標周波数偏移との偏差が最も小さい膜層厚み補償を確定することと、を含む。
各堆積待ちの膜層に対して厚み補償のシミュレーションを行うことと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移を算出することと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移と目標周波数偏移とを比較し、目標周波数偏移との偏差が最も小さい膜層厚み補償を確定することと、を含む。
本実施例の製造方法は、ステップ７０４とステップ７０５との間で、確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを更に含むことができる。これにより、シミュレーションによって得た結果が設計要求を満たすか否かを確定することができ、満たしていないと、別途の工程を介して共振器に周波数偏移の補完を行わなければならない。例えば、目標周波数との最小偏差がフィルターの性能に明確な影響を与えるか否かを評価し、ＮＯであると、予定の条件を満たし、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行い、一方、ＹＥＳであると、別途の工程を経て共振器に周波数偏移の補完し、該フィルターは少なくとも二つの前記共振器からなり、図４のフィルターの構造を参照することができる。
（実施例２）
本実施例は、図８に示す薄膜圧電バルク弾性波共振器の製造を例に、実施例１の薄膜共振器の製造方法を説明する。図９に示すように、本実施例の薄膜圧電バルク弾性波共振器の製造は以下のようなステップに分けられる。
（実施例２）
本実施例は、図８に示す薄膜圧電バルク弾性波共振器の製造を例に、実施例１の薄膜共振器の製造方法を説明する。図９に示すように、本実施例の薄膜圧電バルク弾性波共振器の製造は以下のようなステップに分けられる。
製品のオンライン膜厚測定データをモニタリングして標準と比較し、堆積済みの膜層の厚みが標準の膜層厚み範囲内ではないことが発現した（ステップ９０１）。
薄膜圧電バルク弾性波共振器の製造において、薄膜の堆積又はスパッタリング工程のせいで、生産中に絶対的な安定性を保持することはできず、製造される薄膜の厚みの変動を回避することができなく、薄膜圧電バルク弾性波共振器の周波数が全ての音声反射構造上の膜層の厚みの影響を受けるので、各層の薄膜の厚みをオンラインで検出しなければならない。オンラインでの検出は直接に、完成された製品でプロファイルやエリプソメータ等の膜厚測定装置を用いて厚みを測定することができ、別途のモニターチップを追加して検出することもできる。
本実施例において、標準の膜層厚み範囲は工程能力と製品が要求する周波数の精度を考慮して決められ、オンラインで検出した膜厚が規定の標準の膜層厚み範囲を超えると、必ず解決案を採る。この時、やり直すか又は非通常の工程を追加して本層の膜厚を標準以内に調節するが、これによると製造工程を追加することになって、製造コストを向上させつつ非安定的な要因で最終の製品の収率に影響を与えることになる。薄膜圧電バルク弾性波共振器の共振周波数が音声反射構造上の全ての膜層の厚みの影響を受けるので、好適な方案として、最後の素子の共振周波数が標準以内になるように、堆積しようとする膜層の厚みを調節する。例えば、本実施例において、底部電極の厚みの標準を３０００±１００Ａとすると、測定中に製造された底部電極の厚みが３２００Ａで、標準を超えていることが発現したので、後続の膜層の膜厚補償を行わなければならない。
質量負荷層を堆積していない場合、目標周波数を基準とし、後続の堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行う（ステップ９０２）。
本実施例の製造方法において、圧電層、頂部電極又は他の周波数に影響を与える膜層を選択することができる。目標周波数と既に堆積した膜層の厚みをモデルに代入して選択した後続の膜層補償後の厚みを再び算出する。例えば、本実施例において頂部電極を選択して膜厚補償を行う場合、元の頂部電極の設計厚みは３０００Ａで、モデルに基づいて計算した結果、目標周波数を不変に保持した状況下、頂部電極の厚みを２００Ａ減少させる必要があり、つまり、補償後の頂部電極の厚みは２８００Ａである。
新しい膜層厚みをモデルに代入し、所定の周波数偏移を発生するのに必要な質量負荷層の膜層の厚みを再び算出する（ステップ９０３）。
例えば、本実施例において、同一のフィルターにおける質量負荷層がない共振器と質量負荷層がある共振器との間の差である周波数偏移が２０ＭＨｚであることを要求していると、頂部電極と底部電極の厚みが３０００Ａである場合、質量負荷層の厚みを３００Ａに設計する。調節後頂部電極の厚み２８００Ａと元の質量負荷層の厚み３００Ａをモデルに代入して実際の周波数偏移量２２ＭＨｚを算出する。従って、周波数偏移が２０ＭＨｚを保持する場合、質量負荷層の厚みを再び算出して、新しい質量負荷層の厚みとして２５０Ａを得た。
再び算出された後続の膜層の厚みと質量負荷層の厚みに基づいて、薄膜の堆積を行う（ステップ９０４）。
全ての製造プロセスを完成した後、製造された共振器の基礎周波数と周波数偏移は要求する周波数に合致する。これにより、性能が要求に符合する薄膜バルク弾性波圧電共振器に基づくフィルター構造を得られる。
（実施例３）
本実施例において図１０に示す薄膜圧電バルク弾性波共振器の製造を例に、実施例１の薄膜共振器の製造方法を説明する。ここで、ｆ１は現在の構造から膜層Ｍを除去した後の素子の電気学共振周波数、即ち基礎共振周波数であって、ｆ２は現在の構造であるＭ層厚みを含む素子の電気学共振周波数、即ち目標共振周波数であると定義する。
（実施例３）
本実施例において図１０に示す薄膜圧電バルク弾性波共振器の製造を例に、実施例１の薄膜共振器の製造方法を説明する。ここで、ｆ１は現在の構造から膜層Ｍを除去した後の素子の電気学共振周波数、即ち基礎共振周波数であって、ｆ２は現在の構造であるＭ層厚みを含む素子の電気学共振周波数、即ち目標共振周波数であると定義する。
図１１に示すように、本実施例の薄膜圧電バルク弾性波共振器の製造は以下のようなステップに分けられる。
製品のオンライン膜厚測定データをモニタリングして標準と比較し、堆積済みの膜層の厚みが標準の膜層厚み範囲内ではないことが発現した（ステップ１１１１）。
膜厚が標準を超えると、素子の周波数が目標値から離れることになるので、最終の素子の基礎周波数ｆ１が設計要求を満たすように、別途の工程を追加せずに後続の膜層に膜厚補償を行わなければならない。例えば、本実施例において、質量負荷層が底部電極の下部に形成される。膜厚のモニタリングを介して、底部電極の厚みが３２００Ａで、標準である３０００±１００Ａを超えていることが発現した。よって、後続の膜層に膜厚補償を行わなければならない。
質量負荷層が、膜厚が標準を超えることが発現した膜層の前に形成された場合、後続の異なる膜層に厚み補償を行って、素子の基礎周波数ｆ１を不変に保持し、モデルによって、異なる膜層に補償を行う時の対応する周波数偏移を算出する（ステップ１１１２）。
基礎周波数ｆ１と偏差のある膜層の厚みをモデルに代入すると、補償した厚みを算出できる。例えば、本実施例において、ｆ１が不変で、底部電極の厚みが３２００Ａである場合、頂部電極の厚みを不変に保持し、圧電層Ｐの厚みを設計された１００００Ａから９６００Ａに調節すると、これによる周波数偏移は設計された２０ＭＨｚから１９ＭＨｚに変更される。そして、圧電層の厚みを不変に保持し、頂部電極Ｔの厚みを設計された３０００Ａから２８００Ａに調節すると、これによる周波数偏移は設計された２０ＭＨｚから１８ＭＨｚに変更される。
周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層を選択して補償を行う（ステップ１１１３）。
例えば、本実施例において、圧電層の厚み補償を行うことで発生した周波数偏移と設計値２０ＭＨｚとの偏差は１ＭＨｚであって、頂部電極の厚み補償を行うことで発生した周波数偏移と設計値２０ＭＨｚとの偏差は２ＭＨｚである。よって、圧電層の厚み補償を選択して後続の膜層を製造する。
さらに、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層補償を評価し、評価結果が設計要求又は製造要求を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行い、評価結果が設計要求又は製造要求を満たさない場合、他の補完措置を用いる（ステップ１１１４）。
例えば、シミュレーションを経て選択した膜層補償に対応する周波数偏移と目標周波数偏移（設計値）との誤差である１ＭＨｚがフィルターの性能に明確な影響を与えることがないことが発現すると、設計要求を満たし、圧電層を９６００Ａに減らし、頂部電極の厚みを不変に保持する膜厚補償を選択して後続の膜層を製造する。
本実施例の製造方法によると、共振器製造中に質量負荷層を既に形成した状況で一つの層の厚みが規定の標準を超えることが発現した場合、製造していない後続の膜層にモデルによるシミュレーションを行って、共振器の基礎周波数を不変に保持した状況で、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層を選択して厚み補償を行い、可能な範囲内で膜厚補償による周波数偏移に対する影響を最小化する。
上記実施例１〜３において主に薄膜圧電バルク弾性波共振器を例にして本発明の実施例の製造方法を説明したが、本発明の実施例の製造方法を他の薄膜共振器の製造に応用することも可能である。
（実施例４）
図１２に示すように、本実施例で提供される薄膜共振器の製造装置は、
既に堆積した各膜層の厚みを検出するように構成される検出手段と、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層を堆積したか否かを判定するように構成される判定手段と、
前記判定手段によってＮＯと判定された場合、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算するように構成される処理手段と、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うように構成される薄膜堆積手段と、を含む。
（実施例４）
図１２に示すように、本実施例で提供される薄膜共振器の製造装置は、
既に堆積した各膜層の厚みを検出するように構成される検出手段と、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層を堆積したか否かを判定するように構成される判定手段と、
前記判定手段によってＮＯと判定された場合、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算するように構成される処理手段と、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うように構成される薄膜堆積手段と、を含む。
前記処理手段はさらに、判定手段によってＹＥＳと判定された場合、異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定するように構成され、
前記薄膜堆積手段はさらに、確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行うように構成されることが好ましい。
前記薄膜堆積手段はさらに、確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行うように構成されることが好ましい。
前記処理手段は、各堆積待ちの膜層に対して厚み補償のシミュレーションを行う各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移を算出し、各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移と目標周波数偏移とを比較し、目標周波数偏移との偏差が最も小さい膜層厚み補償を確定するように構成されることが好ましい。
図１３に示すように、本実施例の装置は、
周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定した後、前記確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行う前、確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを、前記薄膜堆積手段に通知するように構成される評価手段を更に含むことが好ましい。
周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定した後、前記確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行う前、確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを、前記薄膜堆積手段に通知するように構成される評価手段を更に含むことが好ましい。
前記評価手段は、目標周波数偏移との最小偏差がフィルターの性能に明確な影響をもたらすか否かを評価し、ＮＯであると、予定の条件を満たし、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを、前記薄膜堆積手段に通知するように構成され、前記フィルターが少なくとも二つの前記共振器からなることが好ましい。
本実施例の製造装置によると、製造中に一つの層の膜厚みが規定された標準を超える時、製造されていない膜層の厚みを修正し、共振器全体の周波数が目標値から偏移しない条件で、所定の共振器で必要な周波数偏移量を精確に発生するように、再び質量負荷層の厚みを計算し、該方法によると別途の工程を追加する必要がなく、既存技術に比べ、本発明の実施例の製造装置によると製品の収率を向上させると共に、製造コストを低減することができる。また、本実施例の製造装置によると、さらに、共振器の製造中に質量負荷層を既に形成した状況で一つの層の厚みが規定の標準を超えることが発現した場合、製造していない後続の膜層にモデルによるシミュレーションを行って、共振器の基礎周波数を不変に保持した状況で、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層を選択して厚み補償を行い、可能な範囲内で膜厚補償による周波数偏移に対する影響を最小化する。
以上の内容は具体的な実施形態を結合して本発明を詳しく説明したもので、本発明の具体的な実施を限定するものではない。当業者であれば、本発明の構想を離脱しない状況で、幾つかの簡単な推定又は入れ替えを行うことが可能であって、このようなものはすべて本発明の保護範囲内に含まれる。
本発明は電子技術分野に関し、製造方法は、既に堆積した各膜層の厚みを検出することと、検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し、ＮＯであると、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算することと、標準厚み範囲は共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うことと、を含む。本発明の製造方法によると、製造中に一つの層の膜厚みが規定された標準を超える時、製造されていない膜層の厚みを修正し、共振器全体の周波数が目標値から偏移しない条件で、所定の共振器で必要な周波数偏移量を精確に発生するように、再び質量負荷層の厚みを計算し、該方法によると、別途の工程を追加する必要がなく、既存技術に比べ、本発明の製造方法によると製品の収率を向上させると共に、製造コストを低減することができる。
Claims (10)
- 既に堆積した各膜層の厚みを検出することと、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層が堆積されたか否かを判定し、ＮＯであると、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算することと、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うことと、を含む薄膜共振器の製造方法。 - 前記質量負荷層を堆積済みである時、前記共振器の基礎周波数を不変に保証した状況で、異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定し、確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行うことを更に含む請求項１に記載の方法。
- 前記異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定するステップは、
各堆積待ちの膜層に対して厚み補償のシミュレーションを行うことと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移を算出することと、
各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移と目標周波数偏移とを比較し、目標周波数偏移との偏差が最も小さい膜層厚み補償を確定することと、を含む請求項２に記載の方法。 - 周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定した後、前記確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行う前、さらに、
確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことと、を含む請求項３に記載の方法。 - 前記確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が製造要求を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うステップは、
目標周波数偏移との最小偏差がフィルターの性能に明確な影響をもたらすか否かを評価し、ＮＯであると、予定の条件を満たし、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを含み、
前記フィルターは少なくとも二つの前記共振器からなる請求項４に記載の方法。 - 既に堆積した各膜層の厚みを検出するように構成される検出手段と、
検出された膜層厚みが標準厚み範囲内ではない時、質量負荷層を堆積したか否かを判定するように構成される判定手段と、
前記判定手段によってＮＯと判定された場合、堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行って、補償後の膜層厚みと目標周波数偏移に基づいて、前記目標周波数偏移の発生に必要な質量負荷層の厚みを計算するように構成される処理手段と、前記標準厚み範囲は前記共振器の目標周波数及び工程生産力によって決められ、
補償後の堆積待ちの膜層厚みと再び算出した質量負荷層の厚みに応じて、後続の薄膜堆積を行うように構成される薄膜堆積手段と、を含む薄膜共振器の製造装置。 - 前記処理手段はさらに、判定手段によってＹＥＳと判定された場合、前記共振器の基礎周波数を不変に保証した状況で、異なる堆積待ちの膜層を選択して厚み補償を行い、周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定するように構成され、
前記薄膜堆積手段はさらに、確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行うように構成される請求項６に記載の装置。 - 前記処理手段は、各堆積待ちの膜層に対して厚み補償のシミュレーションを行って、各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移を算出し、各堆積待ちの膜層に厚み補償を行った時の対応する周波数偏移と目標周波数偏移とを比較し、目標周波数偏移との偏差が最も小さい膜層厚み補償を確定するように構成される請求項７に記載の装置。
- 周波数偏移に対する影響が最も小さい膜層厚み補償を確定した後、前記確定された膜層厚み補償に基づいて、後続の薄膜堆積を行う前、確定された膜層厚み補償を評価し、評価結果が予定の条件を満たす場合、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを、前記薄膜堆積手段に通知するように構成される評価手段を更に含む請求項８に記載の装置。
- 前記評価手段は、目標周波数偏移との最小偏差がフィルターの性能に明確な影響をもたらすか否かを評価し、ＮＯであると、予定の条件を満たし、前記確定された膜層厚み補償に基づいて後続の薄膜堆積を行うことを、前記薄膜堆積手段に通知するように構成され、前記フィルターは少なくとも二つの前記共振器からなる請求項９に記載の装置。
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