JP2022507318A - Bulk acoustic wave resonator and its manufacturing method, filter, radio frequency communication system - Google Patents

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Abstract

バルク音響波共振器及びその製造方法並びにフィルタ、無線周波数通信システムであって、圧電共振層（１０５１）の外周に形成されるとともに、キャビティ（１０２）の上方に浮いた底電極突出部（１０４１）は、圧電共振層（１０５１）の生じた横波をキャビティ（１０２）の外周に転送することを遮断し、横波を有効作動領域（１０２Ａ）に反射することができ、さらに音響波の損失を減少させ、共振器の品質係数を向上させ、最終的にデバイスの性能を向上させることができる。さらに、底電極ブリッジ部（１０４０）及び頂電極ブリッジ部（１０８０）とキャビティ（１０２）とが重なる部分は、いずれも浮いており、底電極ブリッジ部（１０４０）と頂電極ブリッジ部（１０７０）とが相互にずれ、寄生パラメータを大幅に低減させ、リークや短絡などの問題を回避し、デバイスの信頼性を向上させることができる。【選択図】図１ＢA bulk acoustic wave resonator, a method for manufacturing the same, a filter, and a radio frequency communication system, wherein the bottom electrode protrusion (1041) is formed on the outer periphery of the piezoelectric resonance layer (1051) and floats above the cavity (102). Can block the transfer of the transverse wave generated by the piezoelectric resonance layer (1051) to the outer periphery of the cavity (102), reflect the transverse wave to the effective working region (102A), and further reduce the loss of the acoustic wave. , The quality coefficient of the resonator can be improved, and finally the performance of the device can be improved. Further, the bottom electrode bridge portion (1040) and the portion where the top electrode bridge portion (1080) and the cavity (102) overlap each other are floating, and the bottom electrode bridge portion (1040) and the top electrode bridge portion (1070) are combined. Can be displaced from each other, significantly reducing parasitic parameters, avoiding problems such as leaks and short circuits, and improving device reliability. [Selection diagram] FIG. 1B

Description

本発明は無線周波数通信の技術分野に関し、特にバルク音響波共振器及びその製造方法並びにフィルタ、無線周波数通信システムに関する。 The present invention relates to the technical field of radio frequency communication, and particularly to a bulk acoustic wave resonator, a method for manufacturing the same, a filter, and a radio frequency communication system.

携帯電話で使用される通信などの無線周波数（ＲＦ）通信は、無線周波数フィルタを用いる必要があり、各無線周波数フィルタは、いずれも所要の周波数を伝達し、全ての他の周波数を制限することができる。移動通信技術の発展とともに、移動データの転送量も急速に上昇している。従って、周波数リソースが限られており、可能な限り少ない移動通信デバイスを使用する必要があるという前提で、無線基地局、マイクロ基地局又はリピータなどの無線電力送信デバイスの送信パワーを向上させることは、考慮すべき問題となり、また、移動通信装置のフロントエンド回路におけるフィルタパワーの要求も高くなることを意味する。 Radio frequency (RF) communications, such as those used in mobile phones, must use radio frequency filters, each of which transmits the required frequency and limits all other frequencies. Can be done. With the development of mobile communication technology, the amount of mobile data transferred is also increasing rapidly. Therefore, it is not possible to improve the transmission power of wireless power transfer devices such as radio base stations, micro base stations or repeaters, assuming that frequency resources are limited and it is necessary to use as few mobile communication devices as possible. This is a problem to be considered, and it also means that the demand for filter power in the front-end circuit of the mobile communication device is high.

従来、無線基地局などのデバイスでのハイパワーフィルタは主にキャビティフィルタを主とし、そのパワーが１００ワットに達するが、このようなフィルタのサイズが大きすぎる。誘電体フィルタを使用するデバイスもあり、その平均パワーが５ワット以上に達することができ、このフィルタのサイズも大きい。サイズが大きいので、この２つのフィルタは無線周波数フロントエンドチップに集積できない。 Conventionally, high power filters in devices such as radio base stations mainly consist of cavity filters, the power of which reaches 100 watts, but the size of such filters is too large. Some devices use a dielectric filter, the average power of which can reach 5 watts or more, and the size of this filter is also large. Due to their large size, these two filters cannot be integrated into a radio frequency front-end chip.

ＭＥＭＳ技術が成熟するにつれて、バルク音響波（ＢＡＷ）共振器で構成されるフィルタは、上記の２つのフィルタの存在する欠陥をうまく克服することができる。バルク音響波共振器はセラミック誘電体フィルタとは比較できない体積上の利点、弾性表面波（ＳＡＷ）共振器とは比較できない作動周波数及びパワー容量上の利点を持ち、現在の無線通信システムの発展傾向になっている。 As MEMS technology matures, filters composed of bulk acoustic wave (BAW) resonators can successfully overcome the existing flaws of the two filters described above. Bulk acoustic wave resonators have volume advantages that cannot be compared with ceramic dielectric filters, and operating frequency and power capacitance advantages that cannot be compared with surface acoustic wave (SAW) resonators. It has become.

バルク音響波共振器の本体部分は、底電極－圧電薄膜－頂電極で構成される「サンドイッチ」構造であり、圧電薄膜の逆圧電効果を利用して電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、バルク音響波共振器で構成されるフィルタにおいて定常波を音響波の形で形成する。音響波の速度が電磁波より５桁小さいので、バルク音響波共振器で構成されるフィルタのサイズが従来の誘電体フィルタなどより小さい。 The main body of the bulk acoustic wave resonator has a "sandwich" structure consisting of a bottom electrode, a piezoelectric thin film, and a top electrode, and uses the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric thin film to convert electrical energy into mechanical energy and bulk it. A stationary wave is formed in the form of an acoustic wave in a filter composed of an acoustic wave resonator. Since the velocity of the acoustic wave is five orders of magnitude smaller than that of the electromagnetic wave, the size of the filter configured by the bulk acoustic wave resonator is smaller than that of a conventional dielectric filter or the like.

そのうちの１種のキャビティ型バルク音響波共振器の作動原理は、音響波を利用して、底電極又は支持層と空気の交界面で反射し、音響波を圧電層に制限し、共振を実現することであり、高いＱ値、低い挿入損失、集積可能であるなどの利点を持っており、広く採用されている。 The operating principle of one of these cavity-type bulk acoustic wave resonators is to use acoustic waves to reflect at the intersection of the bottom electrode or support layer and air, limiting the acoustic waves to the piezoelectric layer and achieving resonance. It has advantages such as high Q value, low insertion loss, and can be integrated, and is widely adopted.

しかし、従来製作されたキャビティ型バルク音響波共振器は、その品質係数（Ｑ）をさらに向上させることができず、高性能の無線周波数システムの需要を満たすことができない。 However, the conventionally manufactured cavity type bulk acoustic wave resonator cannot further improve its quality coefficient (Q) and cannot meet the demand for a high-performance radio frequency system.

本発明は、品質係数を向上させ、さらにデバイスの性能を向上させることができるバルク音響波共振器及びその製造方法並びにフィルタ、無線周波数通信システムを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a bulk acoustic wave resonator, a manufacturing method thereof, a filter, and a radio frequency communication system capable of improving the quality coefficient and further improving the performance of the device.

上記目的を実現するために、本発明は、バルク音響波共振器であって、
基板と、
前記基板上に設けられる底電極層であって、前記底電極層と前記基板との間にキャビティが形成され、前記底電極層は、底電極突出部を有し、前記底電極突出部が前記キャビティの領域に位置するとともに、前記キャビティの底面から離れる方向に突出する底電極層と、
前記キャビティの上方の前記底電極層上に形成される圧電共振層であって、前記底電極突出部が前記圧電共振層の周辺方向を囲んで延在しているとともに、前記圧電共振層から露出される圧電共振層と、
前記圧電共振層上に形成され、前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在している頂電極層とを含む、バルク音響波共振器を提供する。 In order to realize the above object, the present invention is a bulk acoustic wave resonator.
With the board
A bottom electrode layer provided on the substrate, in which a cavity is formed between the bottom electrode layer and the substrate, the bottom electrode layer has a bottom electrode protrusion, and the bottom electrode protrusion is the bottom electrode. A bottom electrode layer located in the region of the cavity and protruding away from the bottom surface of the cavity.
A piezoelectric resonance layer formed on the bottom electrode layer above the cavity, wherein the bottom electrode protrusion extends around the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer and is exposed from the piezoelectric resonance layer. Piezoelectric resonance layer and
Provided is a bulk acoustic wave resonator including a top electrode layer formed on the piezoelectric resonance layer and having a portion located above the cavity extending flatly.

本発明は、少なくとも１つの本発明に記載のバルク音響波共振器を備えるフィルタをさらに提供する。 The present invention further provides a filter comprising at least one bulk acoustic wave resonator according to the present invention.

本発明は、少なくとも１つの本発明に記載のフィルタを備える無線周波数通信システムをさらに提供する。 The present invention further provides a radio frequency communication system comprising at least one filter according to the present invention.

本発明は、バルク音響波共振器の製造方法であって、
基板を提供し、犠牲突出を有する第１の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップと、
底電極層を前記第１の犠牲層上に形成し、前記底電極層の前記犠牲突出の面に被覆される部分が底電極突出部を形成するステップと、
圧電共振層を前記底電極層上に形成するステップであって、前記底電極突出部が前記圧電共振層の周辺方向を囲んで延在しているとともに、前記圧電共振層から露出されるステップと、
前記圧電共振層の頂面と面一にされる第２の犠牲層を前記圧電共振層の周囲から露出される領域に形成するステップと、
頂電極層を前記圧電共振層及び圧電共振層の周囲の一部の第２の犠牲層上に形成するステップと、
前記第２の犠牲層及び前記犠牲突出を有する前記第１の犠牲層を除去し、前記第２の犠牲層及び前記第１の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記底電極突出部が前記圧電共振層の外周におけるキャビティ領域に位置し、前記頂電極層の前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在しているステップとを含む、バルク音響波共振器の製造方法をさらに提供する。 The present invention is a method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator.
A step of providing a substrate and forming a first sacrificial layer with sacrificial protrusions on some of the substrates.
A step of forming a bottom electrode layer on the first sacrificial layer, and a portion of the bottom electrode layer covered with the surface of the sacrificial protrusion to form a bottom electrode protrusion.
A step of forming a piezoelectric resonance layer on the bottom electrode layer, wherein the bottom electrode protrusion extends around the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer and is exposed from the piezoelectric resonance layer. ,
A step of forming a second sacrificial layer flush with the top surface of the piezoelectric resonance layer in a region exposed from the periphery of the piezoelectric resonance layer.
A step of forming the top electrode layer on the piezoelectric resonance layer and a part of the second sacrificial layer around the piezoelectric resonance layer, and
A step of removing the second sacrificial layer and the first sacrificial layer having the sacrificial protrusion and forming a cavity at the positions of the second sacrificial layer and the first sacrificial layer, wherein the bottom electrode is used. A method of manufacturing a bulk acoustic wave resonator, comprising a step in which a protrusion is located in a cavity region on the outer periphery of the piezoelectric resonance layer, and a portion of the top electrode layer located above the cavity extends flat. Further provide.

従来技術に比べて、本発明の技術的解決手段は、以下の有益な効果を有する。
１、電気エネルギーを底電極及び頂電極に印加するとき、圧電共振層において生じた圧電現象により、厚さ方向に伝播する望ましい縦波及び圧電共振層の平面に沿って伝播する望ましくない横波を生成し、該横波は、圧電共振層の外周に浮いたキャビティ上の底電極突出部に遮断され、圧電共振層に対応する領域に反射され、さらに横波がキャビティの外周における膜層に伝播すること起因する損失を減少させ、これによって、音響波損失を改善し、共振器の品質係数を向上させ、最終的にデバイスの性能を向上させることができる。 Compared with the prior art, the technical solution of the present invention has the following beneficial effects.
1. When electrical energy is applied to the bottom and top electrodes, the piezoelectric phenomenon that occurs in the piezoelectric resonance layer produces desirable longitudinal waves that propagate in the thickness direction and unwanted transverse waves that propagate along the plane of the piezoelectric resonance layer. However, the transverse wave is blocked by the bottom electrode protrusion on the cavity floating on the outer periphery of the piezoelectric resonance layer, reflected in the region corresponding to the piezoelectric resonance layer, and further propagates to the film layer on the outer periphery of the cavity. It can reduce the loss, thereby improving the acoustic wave loss, improving the quality coefficient of the resonator, and ultimately improving the performance of the device.

２、圧電共振層の周辺とキャビティの周辺とが相互に分離され、すなわち、圧電共振層がキャビティの外周における基板の上方まで連続的に延在しておらず、バルク音響波共振器の有効作動領域をキャビティ領域に完全に制限することができ、底電極ブリッジ部及び頂電極ブリッジ部がいずれもキャビティの外周の一部の基板のみの上方まで延在しており（すなわち、底電極層及び頂電極層がいずれもキャビティを完全に被覆することない）、これによって、キャビティの周囲の膜層による、圧電共振層において生じた縦方向振動への影響を減少させ、性能を向上させる。 2. The periphery of the piezoelectric resonance layer and the periphery of the cavity are separated from each other, that is, the piezoelectric resonance layer does not continuously extend above the substrate on the outer periphery of the cavity, and the bulk acoustic wave resonator is effectively operated. The region can be completely restricted to the cavity region, both the bottom electrode bridge and the top electrode bridge extending above only a portion of the substrate on the outer periphery of the cavity (ie, the bottom electrode layer and the top). None of the electrode layers completely cover the cavity), thereby reducing the effect of the film layer around the cavity on the longitudinal vibrations generated in the piezoelectric resonant layer and improving performance.

３、底電極突出部と頂電極ブリッジ部とが相互に重なる部分を有しても、重なる部分の間が隙間構造であり、これによって、寄生パラメータを大幅に低減させることができ、頂電極層及び底電極層のキャビティ領域における電気的接触などの問題を回避し、デバイスの信頼性を向上させることができる。 3. Even if the bottom electrode protrusion and the top electrode bridge have overlapping parts, the gap structure is formed between the overlapping parts, which can significantly reduce the parasitic parameters and the top electrode layer. And problems such as electrical contact in the cavity region of the bottom electrode layer can be avoided and the reliability of the device can be improved.

４、底電極ブリッジ部及び頂電極ブリッジ部とキャビティとが重なる部分は、いずれも浮いており、底電極ブリッジ部及び頂電極ブリッジ部は、キャビティの領域とは、相互にずれ、これによって、寄生パラメータを大幅に低減させることができ、底電極ブリッジ部と頂電極ブリッジ部とが接触することにより引き起こされるリークや短絡などの問題を回避し、デバイスの信頼性を向上させることができる。 4. The bottom electrode bridge portion and the portion where the top electrode bridge portion and the cavity overlap are both floating, and the bottom electrode bridge portion and the top electrode bridge portion are displaced from each other from the cavity region, thereby causing parasitism. The parameters can be significantly reduced, problems such as leaks and short circuits caused by contact between the bottom electrode bridge portion and the top electrode bridge portion can be avoided, and the reliability of the device can be improved.

５、前記底電極ブリッジ部は、それ自体が位置するキャビティの一部の上方において、キャビティを完全にカバーし、これによって、大面積の底電極ブリッジ部を用いて、その上方の膜層に強力な機械的支持を提供し、ことにより、キャビティの崩れのため、デバイスが失効してしまうという問題を回避する。 5. The bottom electrode bridge portion completely covers the cavity above a part of the cavity in which it is located, thereby being strong against the membrane layer above it using a large area bottom electrode bridge portion. Provides good mechanical support, thereby avoiding the problem of device expiration due to cavity collapse.

６、底電極突出部が底電極共振部の全周を囲み、圧電共振層の周辺から横波を全方位に遮断し、さらに好ましい品質係数を取得することができる。 6. The protruding portion of the bottom electrode surrounds the entire circumference of the resonance portion of the bottom electrode, blocking transverse waves from the periphery of the piezoelectric resonance layer in all directions, and a more preferable quality coefficient can be obtained.

７、底電極突出部、底電極共振部及び底電極ブリッジ部は、同じ膜層で形成され、膜厚が均一であり、頂電極共振部及び頂電極ブリッジ部は、同じ膜層で形成され、膜厚が均一であり、これによって、プロセスを簡略化し、コストを削減することができ、底電極突出部の膜厚が底電極層の他の部分とほぼ同じであるため、底電極突出部が切断してしまう状況が発生することなく、デバイスの信頼性を向上させることができる。 7. The bottom electrode protrusion, the bottom electrode resonance part and the bottom electrode bridge part are formed of the same film layer and have a uniform film thickness, and the top electrode resonance part and the top electrode bridge part are formed of the same film layer. The film thickness is uniform, which simplifies the process and reduces costs, and because the film thickness of the bottom electrode protrusion is about the same as the rest of the bottom electrode layer, the bottom electrode protrusion is The reliability of the device can be improved without the situation of disconnection.

８、頂電極層のキャビティ領域の上方に位置する部分が平坦に延在しており、一方、有効領域での薄膜の厚さ均一性の向上に寄与することができ、他方、後続のプロセスに平坦なプロセス面を提供し、後続の膜層エッチングプロセスにおいて、キャビティ領域における頂電極層の頂面が平坦ではないため、完全にエッチングしないという問題を回避し、それにより、寄生パラメータを減少させる。 8. The portion of the top electrode layer located above the cavity region extends flat, while contributing to improved thin film thickness uniformity in the effective region, while in subsequent processes. It provides a flat process surface and avoids the problem of not being completely etched due to the non-flat top surface of the top electrode layer in the cavity region in subsequent film layer etching processes, thereby reducing parasitic parameters.

本発明の一実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図である。It is a top surface structure schematic diagram of the bulk acoustic wave resonator of one Example of this invention. 図１でのＸＸ’及びＹＹ’線に沿う断面構造模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram along the XX'and YY' lines in FIG. 1. 図１でのＸＸ’及びＹＹ’線に沿う断面構造模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram along the XX'and YY' lines in FIG. 1. 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図である。It is a top surface structure schematic diagram of the bulk acoustic wave resonator of another embodiment of this invention. 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図である。It is a top surface structure schematic diagram of the bulk acoustic wave resonator of another embodiment of this invention. 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図である。It is a top surface structure schematic diagram of the bulk acoustic wave resonator of another embodiment of this invention. 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の断面構造模式図である。It is sectional drawing of the bulk acoustic wave resonator of another Example of this invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of one Example of this invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図１ＡでのＸＸ’に沿う断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図１ＡでのＸＸ’に沿う断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図１ＡでのＸＸ’に沿う断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図１ＡでのＸＸ’に沿う断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図１ＡでのＸＸ’に沿う断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図１ＡでのＸＸ’に沿う断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図１ＡでのＸＸ’に沿う断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図１ＡでのＸＸ’に沿う断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to another embodiment of the present invention.

以下、図面及び具体的な実施例を参照しながら、本発明の技術的解決手段についてさらに詳細説明する。以下の説明に基づいて、本発明の効果及び特徴はより明確になる。なお、図面は、いずれも非常に簡略化される形式、不正確な比例を用いており、本発明の実施例を容易、明瞭かつ補助的に説明するためのものに過ぎない。同様に、本明細書に記載の方法が一連のステップを含むと、本明細書に示されるこれらのステップの順序は、これらのステップを実行できる唯一の順序ではなく、いくつかの前記ステップは、省略されてもよく、及び／又は、本明細書で説明されていないいくつかの他のステップは、該方法に追加されてもよい。さらに本明細書におけるある物とある物とが「相互にずれる」ことの意味は、両者がキャビティ領域において重ならず、すなわち、両者のキャビティの底面での投影が重ならないことである。 Hereinafter, the technical solution of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and specific examples. Based on the following description, the effects and features of the present invention will become clearer. It should be noted that all the drawings use a very simplified format and inaccurate proportions, and are merely for the purpose of explaining the embodiments of the present invention easily, clearly and supplementarily. Similarly, if the method described herein comprises a series of steps, the order of these steps shown herein is not the only order in which these steps can be performed, and some of the steps are described. It may be omitted and / or some other steps not described herein may be added to the method. Further, the meaning of "displacement" of an object and an object in the present specification is that they do not overlap in the cavity region, that is, the projections on the bottom surface of both cavities do not overlap.

図１Ａ～図１Ｃを参照し、図１Ａは、本発明の一実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図であり、図１Ｂは、図１でのＸＸ’に沿う断面構造模式図であり、図１Ｃは、図１ＡでのＹＹ’線に沿う断面構造模式図であり、本実施例のバルク音響波共振器は、基板と、底電極層１０４と、圧電共振層１０５１と、頂電極層１０７とを含む。 With reference to FIGS. 1A to 1C, FIG. 1A is a schematic top view of the bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional structure along XX'in FIG. 1C is a schematic cross-sectional structure taken along the YY'line in FIG. 1A, and the bulk acoustic wave resonator of this embodiment includes a substrate, a bottom electrode layer 104, a piezoelectric resonance layer 1051, and a top electrode. Includes layer 107 and.

前記基板は、ベース１００と、前記ベース１００上に被覆されるエッチング保護層１０１とを含む。前記ベース１００は、当業者にとって周知される任意の適宜な基材であってもよく、たとえば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンゲルマニウム炭化（ＳｉＧｅＣ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、又は、他のＩＩＩ／Ｖ化合物半導体、これらの半導体で構成される多層構造などのうちの少なくともの１つであってもよいし、又は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、積層シリコン・オン・インシュレータ（ＳＳＯＩ）、積層シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ（Ｓ－ＳｉＧｅＯＩ）、積層シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ（ＳｉＧｅＯＩ）及びゲルマニウム・オン・インシュレータ（ＧｅＯＩ）であってもよいし、又は、両面研磨シリコンウエハー（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ、ＤＳＰ）であってもよいし、酸化アルミニウムなどのセラミックベース、セキエイ、又は、ガラスベースなどであってもよい。前記エッチング保護層１０１の材料は、任意の適宜な誘電体材料であってもよく、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素酸化ケイ素、炭化窒化ケイ素などの材料のうちの少なくとも１つを含むがこれらに限られない。該エッチング保護層は、一方、最終的に製造されるバルク音響波共振器の構造安定性を向上させ、バルク音響波共振器とベース１００との間の分離を強化させ、ベース１００に対する抵抗率要求を低減させることができ、他方、バルク音響波共振器の製造過程で、基板の他の領域がエッチングされないように保護し、それにより、デバイスの性能及び信頼性を向上させる。 The substrate includes a base 100 and an etching protective layer 101 coated on the base 100. The base 100 may be any suitable base material known to those skilled in the art, for example, silicon (Si), germanium (Ge), silicon germanium (SiGe), silicon carbide (SiC), silicon germanium carbonization. (SiGeC), indium arsenide (InAs), gallium arsenide (GaAs), indium phosphate (InP), or other III / V compound semiconductors, at least one of the multilayer structures composed of these semiconductors, etc. It may be one, or silicon-on-insulator (SOI), laminated silicon-on-insulator (SSOI), laminated silicon-germanium-on-insulator (S-SiGeOI), laminated silicon-germanium-on. -It may be an insulator (SiGeOI) and a germanium-on-insulator (GeOI), or it may be a double-sided polished silicon wafer (Double Side Polished Wafers, DSP), or a ceramic base such as aluminum oxide, Sekiei. , Or it may be a glass base or the like. The material of the etching protection layer 101 may be any suitable dielectric material, and includes, but is limited to, at least one of materials such as silicon oxide, silicon nitride, silicon nitrogen oxide, and silicon carbide. I can't. The etching protection layer, on the other hand, improves the structural stability of the finally manufactured bulk acoustic wave resonator, enhances the separation between the bulk acoustic wave resonator and the base 100, and requires a resistance to the base 100. On the other hand, during the manufacturing process of the bulk acoustic wave resonator, other regions of the substrate are protected from etching, thereby improving the performance and reliability of the device.

底電極層１０４と基板との間にキャビティ１０２が形成される。図１Ａ～図１Ｃを参照し、本実施例では、前記キャビティ１０２は、エッチングプロセスにより、前記エッチング保護層１０１及びベース１００の一部の厚さを順にエッチングすることで形成されてもよく、底部全体が前記基板に凹んだ溝構造となる。しかし、本発明の技術は、これに限定されず、図２Ｄを参照し、本発明の他の実施例では、前記キャビティ１０２は、エッチング保護層１０１の面に突設された犠牲層を後続に除去する方法を用いて除去するプロセスにより、エッチング保護層１０１の頂面の上方に形成されてもよく、全体が前記エッチング保護層１０１の面に突設されるキャビティ構造となる。また、本実施例では、キャビティ１０２の底面の形状は、矩形であってもよいが、本発明の他の実施例では、キャビティ１０２の底面形状は、さらに、円形、楕円形、又は、矩形以外の多角形（例えば、五角形、六角形）であってもよい。 A cavity 102 is formed between the bottom electrode layer 104 and the substrate. With reference to FIGS. 1A to 1C, in this embodiment, the cavity 102 may be formed by sequentially etching the thickness of a part of the etching protection layer 101 and the base 100 by an etching process, and the bottom portion may be formed. The whole has a groove structure recessed in the substrate. However, the technique of the present invention is not limited thereto, with reference to FIG. 2D, and in another embodiment of the present invention, the cavity 102 is followed by a sacrificial layer projecting from the surface of the etching protection layer 101. By the process of removing using the removing method, it may be formed above the top surface of the etching protection layer 101, and the whole becomes a cavity structure projecting from the surface of the etching protection layer 101. Further, in this embodiment, the shape of the bottom surface of the cavity 102 may be rectangular, but in another embodiment of the present invention, the shape of the bottom surface of the cavity 102 is further other than circular, elliptical, or rectangular. It may be a polygon (for example, a pentagon or a hexagon).

圧電共振層１０５１は、圧電共振部と呼ばれてもよく、前記キャビティ１０２の上方領域に位置し（つまり、前記キャビティ１０２の領域内に位置する）、バルク音響波共振器の有効作動領域に対応し、底電極層１０４と頂電極層１０７との間に設けられる。底電極層１０４は、順に接続される底電極ブリッジ部１０４０、底電極突出部１０４１及び底電極共振部１０４２を含み、頂電極層１０７は、順に接続される頂電極ブリッジ部１０７０及び頂電極共振部１０７１を含み、底電極共振部１０４２、頂電極共振部１０７１がいずれも圧電共振層１０５１と重なり、重なる底電極共振部１０４２、圧電共振層１０５１、及び頂電極共振部１０７１に対応する前記キャビティ１０２の領域は、前記バルク音響波共振器の有効作動領域１０２Ａを構成し、キャビティ１０２の有効作動領域１０２Ａ以外の部分は、無効領域１０２Ｂであり、圧電共振層１０５１は、有効作動領域１０２Ａに位置するとともに、キャビティ１０２の周囲の膜層と分離され、バルク音響波共振器の有効作動領域をキャビティ１０２の領域に完全に制限することができ、キャビティの周囲の膜層による、圧電共振層において生じた縦方向振動に対する影響を減少させ、無効領域１０２Ｂにおいて生じた寄生パラメータを低減させ、デバイスの性能を向上させることができる。底電極共振部１０４２、圧電共振層１０５１、頂電極共振部１０７１は、いずれも上下面が平面である平坦構造であり、前記底電極突出部１０４１は、前記有効作動領域１０２Ａの外周におけるキャビティ１０２Ｂの上方に位置するとともに、前記底電極共振部１０４２に電気的に接続され、前記キャビティの底面から離れる方向に突出し、前記底電極突出部１０４１全体が底電極共振部１０４２の頂面より低い。底電極突出部１０４１は、中実構造であってもよく、中空構造であってもよく、好ましくは中空構造であり、これによって、底電極層１０４の膜厚を均一にすることができ、中実の底電極突出部１０４１の重力のため、底電極共振部１０４２と圧電共振層１０５１とが分離されてしまうことを回避し、さらに共振係数を改善する。前記底電極共振部１０４２、前記頂電極共振部１０７１は、いずれも多角形であり（頂面及び底面がいずれも多角形である）、前記底電極共振部１０４２と前記頂電極共振部１０７１の形状は、類似してもよいし（図２Ａ～２Ｂ及び２Ｄに示す）、又は、完全に同じであってもよい（図１Ａ及び図２Ｃに示す）。圧電共振層１０５１は、前記底電極共振部１０４２及び前記頂電極共振部１０７１の形状に類似する多角形構造である。頂電極層１０７は、前記キャビティ１０２の上方に位置する部分が平坦に延在しており、すなわち、頂電極ブリッジ部１０７０のキャビティの上方に位置する部分の頂面と前記頂電極共振部１０７１の頂面とが面一にされ、頂電極ブリッジ部１０７０のキャビティの上方に位置する部分の底面と前記頂電極共振部１０７１の底面とが面一にされる。 The piezoelectric resonance layer 1051 may be referred to as a piezoelectric resonance portion, which is located in the upper region of the cavity 102 (that is, located in the region of the cavity 102) and corresponds to the effective operating region of the bulk acoustic wave resonator. It is provided between the bottom electrode layer 104 and the top electrode layer 107. The bottom electrode layer 104 includes a bottom electrode bridge portion 1040, a bottom electrode protrusion 1041 and a bottom electrode resonance portion 1042 connected in order, and the top electrode layer 107 includes a top electrode bridge portion 1070 and a top electrode resonance portion connected in order. The cavity 102 corresponding to the bottom electrode resonance portion 1042, the top electrode resonance portion 1042, and the top electrode resonance portion 1071 overlapping the bottom electrode resonance portion 1042, the piezoelectric resonance layer 1051, and the top electrode resonance portion 1071 including 1071. The region constitutes the effective operating region 102A of the bulk acoustic wave resonator, the portion of the cavity 102 other than the effective operating region 102A is the invalid region 102B, and the piezoelectric resonance layer 1051 is located in the effective operating region 102A. , The effective working region of the bulk acoustic wave resonator can be completely restricted to the region of the cavity 102, separated from the membrane layer around the cavity 102, and the longitudinal resulting in the piezoelectric resonance layer by the membrane layer around the cavity 102. The effect on directional vibration can be reduced, the parasitic parameters generated in the ineffective region 102B can be reduced, and the performance of the device can be improved. The bottom electrode resonance portion 1042, the piezoelectric resonance layer 1051, and the top electrode resonance portion 1071 all have a flat structure having flat upper and lower surfaces, and the bottom electrode protrusion 1041 is a cavity 102B on the outer periphery of the effective operating region 102A. It is located above and is electrically connected to the bottom electrode resonance portion 1042 and protrudes in a direction away from the bottom surface of the cavity, and the entire bottom electrode protrusion 1041 is lower than the top surface of the bottom electrode resonance portion 1042. The bottom electrode protrusion 1041 may have a solid structure, a hollow structure, and preferably a hollow structure, whereby the film thickness of the bottom electrode layer 104 can be made uniform, and the bottom electrode layer 104 can have a uniform film thickness. It is possible to prevent the bottom electrode resonance portion 1042 and the piezoelectric resonance layer 1051 from being separated due to the gravity of the actual bottom electrode protrusion 1041, and further improve the resonance coefficient. The bottom electrode resonance portion 1042 and the top electrode resonance portion 1071 are both polygonal (both the top surface and the bottom surface are polygonal), and the shapes of the bottom electrode resonance portion 1042 and the top electrode resonance portion 1071. May be similar (shown in FIGS. 2A-2B and 2D) or may be exactly the same (shown in FIGS. 1A and 2C). The piezoelectric resonance layer 1051 has a polygonal structure similar to the shapes of the bottom electrode resonance portion 1042 and the top electrode resonance portion 1071. In the top electrode layer 107, a portion located above the cavity 102 extends flatly, that is, the top surface of the portion located above the cavity of the top electrode bridge portion 1070 and the top electrode resonance portion 1071. The top surface is flush with each other, and the bottom surface of the portion located above the cavity of the top electrode bridge portion 1070 and the bottom surface of the top electrode resonance portion 1071 are flush with each other.

図１Ａ～図１Ｃを参照し、本実施例では、底電極層１０４、圧電共振層１０５１及び頂電極層１０７が「腕時計」状の膜層構造を構成し、底電極ブリッジ部１０４０が底電極共振部１０４２の１つの角と位置合わせされ、頂電極ブリッジ部１０７０が頂電極共振部１０７１の１つの角と位置合わせされ、底電極ブリッジ部１０４０及び頂電極ブリッジ部１０７０が「腕時計」の２つのバンドに相当し、前記底電極突出部１０４１は、前記底電極共振部１０４２の辺に沿って設けられるとともに、前記底電極ブリッジ部１０４０と前記底電極共振部１０４２とが位置合わせされる領域のみに設けられ、前記底電極突出部１０４１は、「腕時計」の文字盤と１つのバンドとの間の接続構造に相当し、有効領域１０２Ａでの底電極共振部１０４２、圧電共振層１０５１、頂電極共振部１０７１の積層構造が腕時計の文字盤に相当し、該文字盤は、バンド部がキャビティの周囲の基板上の膜層に接続されるほか、残りの部分がいずれもキャビティを介してキャビティの周囲の基板上の膜層と分離される。すなわち、本実施例では、前記底電極突出部１０４１が前記圧電共振層１０５１の周辺方向を囲んで延在しており、前記底電極突出部１０４１は、圧電共振層１０５１の周辺方向に沿って、圧電共振層１０５１の一部の辺のみに囲まれ、圧電共振層１０５１が位置する平面を参照とし、頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極突出部１０４１とは、それぞれ圧電共振層１０５１の両側に位置するとともに、完全に対向し、前記頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極ブリッジ部１０４０とは、それぞれ圧電共振層１０５１の両側に位置するとともに、完全に対向し、これによって、所定の横波遮断効果を実現するとともに、頂電極ブリッジ部１０７０及び底電極ブリッジ部１０４０で被覆されていない無効領域１０２Ｂの面積の減少に寄与し、さらにデバイスのサイズの減少に寄与し、また、頂電極ブリッジ部１０７０及び底電極ブリッジ部１０４０の面積の減少に寄与し、寄生パラメータをさらに減少させ、デバイスの電気的性能を向上させる。前記底電極ブリッジ部１０４０は、前記底電極突出部１０４１の前記底電極共振部１０４２と背向する側に電気的に接続され、前記底電極突出部１０４１の上から、前記底電極突出部１０４１の外側に浮いたキャビティ（すなわち、１０２Ｂ）の上方を経由した後に、前記キャビティ１０２の外周における一部のエッチング保護層１０１の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部１０７０は、前記頂電極共振部１０７１の一側に電気的に接続され、前記頂電極共振部１０７１の上から、前記頂電極共振部１０７１の外側に浮いたキャビティ（すなわち、１０２Ｂ）の上方を経由した後に、前記キャビティ１０２の外周における一部のエッチング保護層１０１の上方まで延在しており、前記底電極ブリッジ部１０４０及び前記頂電極ブリッジ部１０７０が前記キャビティ１０２の２つの対向する辺の外側の基板の上方まで延在しており、このとき、前記底電極ブリッジ部１０４０と前記頂電極ブリッジ部１０７０とは、キャビティ１０２領域において相互にずれ（すなわち、両者が重ならない）、これによって、寄生パラメータを低減させ、底電極層１０４と頂電極層１０７とが接触することによる、リークや短絡などの問題を回避し、デバイスの性能を向上させることができる。前記底電極ブリッジ部１０４０は、対応する信号線を接続することにより、底電極突出部１０４１を介して底電極共振部１０４２に対応する信号を転送するために用いられ、前記頂電極ブリッジ部１０７０は、対応する信号線を接続することにより、頂電極共振部１０７１に対応する信号を転送するために用いられ、それにより、バルク音響波共振器が正常に作動できるようにし、具体的には、底電極ブリッジ部１０４０、頂電極ブリッジ部１０７０を介してそれぞれ底電極共振部１０４２及び頂電極共振部１０７１に時変電圧を印加することにより、縦方向延在モード、又は、「ピストン」モードを励起し、圧電共振層１０５１は、電気エネルギー形態のエネルギーを縦波に変換し、この過程で寄生横波を生成し、底電極突出部１０４１は、これらの横波がキャビティの外周における膜層に伝播することを遮断し、それをキャビティ１０２の領域内に制限することができ、それにより、横波によるエネルギー損失を回避し、品質係数を向上させる。 With reference to FIGS. 1A to 1C, in this embodiment, the bottom electrode layer 104, the piezoelectric resonance layer 1051 and the top electrode layer 107 form a “wrist” -like film layer structure, and the bottom electrode bridge portion 1040 resonates with the bottom electrode. Aligned with one corner of section 1042, top electrode bridge section 1070 is aligned with one corner of top electrode resonance section 1071, bottom electrode bridge section 1040 and top electrode bridge section 1070 are two bands of "watch". The bottom electrode protruding portion 1041 is provided along the side of the bottom electrode resonance portion 1042, and is provided only in a region where the bottom electrode bridge portion 1040 and the bottom electrode resonance portion 1042 are aligned. The bottom electrode protrusion 1041 corresponds to a connection structure between the dial of the “wrist watch” and one band, and the bottom electrode resonance portion 1042, the piezoelectric resonance layer 1051, and the top electrode resonance portion in the effective region 102A. The laminated structure of 1071 corresponds to the dial of a watch, in which the band portion is connected to the film layer on the substrate around the cavity, and the rest is all around the cavity through the cavity. Separated from the film layer on the substrate. That is, in this embodiment, the bottom electrode protrusion 1041 extends around the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer 1051, and the bottom electrode protrusion 1041 extends along the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer 1051. With reference to a plane surrounded by only a part of the piezoelectric resonance layer 1051 and where the piezoelectric resonance layer 1051 is located, the top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode protrusion 1041 are located on both sides of the piezoelectric resonance layer 1051, respectively. The top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040 are located on both sides of the piezoelectric resonance layer 1051 and are completely opposed to each other, thereby achieving a predetermined transverse wave blocking effect. At the same time, it contributes to the reduction of the area of the invalid region 102B not covered by the top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040, further contributes to the reduction of the device size, and also contributes to the reduction of the top electrode bridge portion 1070 and the bottom. It contributes to the reduction of the area of the electrode bridge portion 1040, further reduces the parasitic parameters, and improves the electrical performance of the device. The bottom electrode bridge portion 1040 is electrically connected to the back side of the bottom electrode protruding portion 1041 with the bottom electrode resonance portion 1042, and the bottom electrode protruding portion 1041 is formed from above the bottom electrode protruding portion 1041. After passing above the cavity (that is, 102B) floating on the outside, it extends above a part of the etching protection layer 101 on the outer periphery of the cavity 102, and the top electrode bridge portion 1070 extends to the top electrode. The cavity 102 is electrically connected to one side of the resonance portion 1071 and passes above the top electrode resonance portion 1071 and above the cavity (that is, 102B) floating outside the top electrode resonance portion 1071. The bottom electrode bridge portion 1040 and the top electrode bridge portion 1070 extend above the substrate outside the two opposite sides of the cavity 102. At this time, the bottom electrode bridge portion 1040 and the top electrode bridge portion 1070 are displaced from each other in the cavity 102 region (that is, they do not overlap each other), thereby reducing the parasitic parameters and the bottom. Problems such as leakage and short circuit due to contact between the electrode layer 104 and the top electrode layer 107 can be avoided, and the performance of the device can be improved. The bottom electrode bridge portion 1040 is used to transfer a signal corresponding to the bottom electrode resonance portion 1042 via the bottom electrode protrusion 1041 by connecting the corresponding signal line, and the top electrode bridge portion 1070 is used. , Used to transfer the signal corresponding to the top electrode resonator 1071 by connecting the corresponding signal line, thereby allowing the bulk acoustic wave resonator to operate normally, specifically the bottom. By applying a time-varying voltage to the bottom electrode resonance portion 1042 and the top electrode resonance portion 1071 via the electrode bridge portion 1040 and the top electrode bridge portion 1070, the longitudinal extension mode or the "piston" mode is excited. The piezoelectric resonance layer 1051 converts the energy in the form of electrical energy into longitudinal waves, and in this process, a parasitic transverse wave is generated, and the bottom electrode protrusion 1041 indicates that these transverse waves propagate to the film layer on the outer periphery of the cavity. It can be cut off and restricted within the region of the cavity 102, thereby avoiding energy loss due to transverse waves and improving the quality factor.

好ましくは、底電極突出部１０４１の線幅は、対応するプロセスに許容される最小線幅であり、底電極突出部１０４１と圧電共振層１０５１との間の水平距離は、対応するプロセスに許容される最小距離であり、これによって、底電極突出部１０４１が所定の横波遮断効果を実現できるとともに、デバイス面積の減少に寄与する。 Preferably, the line width of the bottom electrode overhang 1041 is the minimum line width allowed for the corresponding process and the horizontal distance between the bottom electrode overhang 1041 and the piezoelectric resonance layer 1051 is acceptable for the corresponding process. This is the minimum distance, which allows the bottom electrode protrusion 1041 to realize a predetermined transverse wave blocking effect and contributes to a reduction in the device area.

また、前記底電極突出部１０４１の側壁は、前記圧電共振層の底面に対して、傾斜した側壁であり、図１Ｂに示すように、前記底電極突出部１０４１の図１ＡでのＸＸ’線に沿う断面は、台形、又は、台形に類似する形状であり、前記底電極突出部１０４１の２つの側壁と前記圧電共振層１０５１の底面との間の角度α１、α２がいずれも４５度以下であり、これによって、前記底電極突出部１０４１の側壁が垂直過ぎるため、底電極層１０４が切断してしまい、さらに底電極共振部１０４２に信号を転送する効果に影響を与えることを回避し、また、底電極層１０４の厚さ均一性をさらに向上させることができる。 Further, the side wall of the bottom electrode protruding portion 1041 is a side wall inclined with respect to the bottom surface of the piezoelectric resonance layer, and as shown in FIG. 1B, the side wall of the bottom electrode protruding portion 1041 is drawn along the line XX'in FIG. 1A. The cross section along the trapezoid is a trapezoid or a shape similar to a trapezoid, and the angles α1 and α2 between the two side walls of the bottom electrode protrusion 1041 and the bottom surface of the piezoelectric resonance layer 1051 are both 45 degrees or less. As a result, the side wall of the bottom electrode protrusion 1041 is too vertical, so that the bottom electrode layer 104 is cut off, and the effect of transferring a signal to the bottom electrode resonance portion 1042 is prevented from being affected. The thickness uniformity of the bottom electrode layer 104 can be further improved.

本発明の１つの好適な実施例では、底電極共振部１０４２、底電極突出部１０４１及び底電極ブリッジ部１０４０は、同じ膜層の製造プロセス（すなわち、同じ膜層製造プロセス）で形成され、頂電極共振部１０７１、及び頂電極ブリッジ部１０７０は、同じ膜層の製造プロセス（すなわち、同じ膜層製造プロセス）で形成され、すなわち、底電極共振部１０４２、底電極突出部１０４１及び底電極ブリッジ部１０４０は、一体に製作される膜層であり、頂電極共振部１０７１及び頂電極ブリッジ部１０７０は、一体に製作される膜層であり、これによって、プロセスを簡略化し、コストを削減し、底電極共振部１０４２、底電極突出部１０４１及び底電極ブリッジ部１０４０を製作するための膜層材料と、頂電極共振部１０７１及び頂電極ブリッジ部１０７０を製作するための膜層材料とは、それぞれ、本分野技術において周知される任意の適宜な導電性材料又は半導体材料を用いてもよく、導電性材料は、導電性を有する金属材料であってもよく、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）のうちの１種又は複数種であり、前記半導体材料は、たとえば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣなどである。当然ながら、本発明の他の実施例では、プロセスコスト及びプロセス技術で許容される前提で、底電極共振部１０４２、底電極突出部１０４１及び底電極ブリッジ部１０４０は、異なる膜層製造プロセスで形成されてもよく、頂電極共振部１０７１及び頂電極ブリッジ部１０７０は、異なる膜層製造プロセスで形成されてもよい。 In one preferred embodiment of the present invention, the bottom electrode resonance portion 1042, the bottom electrode protrusion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040 are formed by the same film layer manufacturing process (that is, the same film layer manufacturing process), and the top is formed. The electrode resonance portion 1071 and the top electrode bridge portion 1070 are formed by the same film layer manufacturing process (that is, the same film layer manufacturing process), that is, the bottom electrode resonance portion 1042, the bottom electrode protrusion 1041, and the bottom electrode bridge portion. Reference numeral 1040 is an integrally manufactured film layer, and the top electrode resonance portion 1071 and the top electrode bridge portion 1070 are integrally manufactured film layers, thereby simplifying the process, reducing the cost, and the bottom. The film layer material for manufacturing the electrode resonance portion 1042, the bottom electrode protrusion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040, and the film layer material for manufacturing the top electrode resonance portion 1071 and the top electrode bridge portion 1070 are, respectively. Any suitable conductive material or semiconductor material known in the art may be used, and the conductive material may be a metal material having conductivity, for example, aluminum (Al), copper (Cu). ), Platinum (Pt), gold (Au), molybdenum (Mo), tungsten (W), iridium (Ir), osmium (Os), renium (Re), palladium (Pd), rhodium (Rh) and ruthenium (Ru). ), The semiconductor material is, for example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiGeC and the like. Of course, in other embodiments of the present invention, the bottom electrode resonance portion 1042, the bottom electrode protrusion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040 are formed by different film layer manufacturing processes on the premise that the process cost and the process technique allow. The top electrode resonance portion 1071 and the top electrode bridge portion 1070 may be formed by different film layer manufacturing processes.

図２Ａ～図２Ｃを参照し、横波遮断効果をさらに向上させるために、底電極突出部１０４１が底電極共振部１０４２のより多くの連続辺まで延在しており、底電極突出部１０４１と頂電極層１０７（頂電極ブリッジ部１０７０又は頂電極共振部１０７１を含む）とは、垂直方向に重なるとき、底電極突出部１０４１と頂電極層１０７とは、垂直方向に隙間を有するため、層間接触が発生することない。たとえば、図２Ａを参照し、圧電共振層１０５１、頂電極共振部１０７１及び底電極共振部１０４２がいずれも五角形の平面構造であり、圧電共振層１０５１の面積が最小であり、頂電極共振部１０７１がそれより大きく、底電極共振部１０４２の面積が最大であり、前記底電極突出部１０４１は、底電極共振部１０４２の複数の辺に沿って設けられるとともに、これらの辺に接続され、前記頂電極ブリッジ部１０７０、及びそれと頂電極共振部１０７１との接続箇所のキャビティ１０２の底面での全ての投影は、底電極突出部１０４１のキャビティ１０２の底面での投影から露出され、これによって、底電極突出部１０４１と頂電極ブリッジ部１０７０とが重ならないようにし、さらに寄生パラメータを低減させることができ、また、底電極突出部１０４１が底電極共振部１０４２の複数の辺を囲むことができるため、圧電共振層１０５１の対応する辺における寄生横波に対して横波遮断を行うことができ、品質係数をさらに向上させる。またたとえば、図２Ｂを参照し、圧電共振層１０５１、頂電極共振部１０７１及び底電極共振部１０４２がいずれも五角形の平面構造であり、圧電共振層１０５１の面積が最小であり、頂電極共振部１０７１と底電極共振部１０４２とは、面積、形状などが同じであるか、又は、ほぼ同じであり、底電極突出部１０４１は、底電極共振部１０４２の全周を囲むことにより、底電極突出部１０４１は、密閉な環状を呈し、圧電共振層１０５１において生じた異なる高さの横波を遮断することができる。つまり、底電極突出部１０４１は、底電極共振部１０４２のより多くの連続辺まで延在しているとき、前記圧電共振層１０５１の周辺方向を囲んで延在しており、底電極突出部１０４１は、圧電共振層１０５１の周辺方向に沿って圧電共振層１０５１の周辺を部分的に囲むか（図２Ａに示す）、又は、圧電共振層１０５１の周辺方向に沿って圧電共振層１０５１の全周を囲む（図２Ｂに示す）。 With reference to FIGS. 2A to 2C, in order to further improve the lateral wave blocking effect, the bottom electrode protrusion 1041 extends to more continuous sides of the bottom electrode resonance portion 1042, and the bottom electrode protrusion 1041 and the top. When the electrode layer 107 (including the top electrode bridge portion 1070 or the top electrode resonance portion 1071) overlaps in the vertical direction, the bottom electrode protrusion 1041 and the top electrode layer 107 have a gap in the vertical direction, so that they are in an interlayer contact. Does not occur. For example, referring to FIG. 2A, the piezoelectric resonance layer 1051, the top electrode resonance portion 1071 and the bottom electrode resonance portion 1042 all have a pentagonal planar structure, the area of the piezoelectric resonance layer 1051 is the smallest, and the top electrode resonance portion 1071. Is larger than that, the area of the bottom electrode resonance portion 1042 is the largest, and the bottom electrode protrusion 1041 is provided along a plurality of sides of the bottom electrode resonance portion 1042 and is connected to these sides to form the top. All projections on the bottom surface of the cavity 102 at the electrode bridge portion 1070 and the connection between it and the top electrode resonance portion 1071 are exposed from the projections on the bottom surface of the cavity 102 of the bottom electrode protrusion 1041 so that the bottom electrode Since the protruding portion 1041 and the top electrode bridge portion 1070 do not overlap with each other, the parasitic parameters can be further reduced, and the bottom electrode protruding portion 1041 can surround a plurality of sides of the bottom electrode resonance portion 1042. Lateral wave blocking can be performed against parasitic transverse waves at the corresponding sides of the piezoelectric resonance layer 1051, further improving the quality coefficient. Further, for example, referring to FIG. 2B, the piezoelectric resonance layer 1051, the top electrode resonance portion 1071 and the bottom electrode resonance portion 1042 all have a pentagonal planar structure, the area of the piezoelectric resonance layer 1051 is the smallest, and the top electrode resonance portion. The area, shape, etc. of the 1071 and the bottom electrode resonance portion 1042 are the same or almost the same, and the bottom electrode protrusion 1041 surrounds the entire circumference of the bottom electrode resonance portion 1042 so that the bottom electrode protrudes. The portion 1041 exhibits a closed annular shape, and can block lateral waves having different heights generated in the piezoelectric resonance layer 1051. That is, when the bottom electrode protrusion 1041 extends to more continuous sides of the bottom electrode resonance portion 1042, the bottom electrode protrusion 1041 extends around the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer 1051 and extends to the bottom electrode protrusion 1041. Partially surrounds the periphery of the piezoelectric resonance layer 1051 along the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer 1051 (shown in FIG. 2A), or the entire circumference of the piezoelectric resonance layer 1051 along the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer 1051. (Shown in FIG. 2B).

図２Ａ～２Ｃを参照し、本発明のこれらの実施例では、前記底電極ブリッジ部１０４０は、前記底電極突出部１０４１の前記底電極共振部１０４２と背向する少なくとも１つの辺、又は、少なくとも１つの角に電気的に接続され、前記底電極突出部１０４１の対応する辺から、前記底電極突出部１０４１の外側に浮いたキャビティ（すなわち、１０２Ｂ）の上方を経由した後に、前記キャビティ１０２の外周における一部のエッチング保護層１０１の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部１０７０は、前記頂電極共振部１０７１の少なくとも１つの辺又は少なくとも１つの角に電気的に接続され、前記頂電極共振部１０７１の上から、前記頂電極共振部１０７１の外側に浮いたキャビティ（すなわち、１０２Ｂ）の上方を経由した後に、前記キャビティ１０２の外周における一部のエッチング保護層１０１の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極ブリッジ部１０４０との前記キャビティ１０２の底面での投影は、ちょうど接続されてもよいし、相互に分離されてもよく、これによって、前記頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極ブリッジ部１０４０とは、キャビティ１０２の領域において、重ならずに相互にずれる。たとえば、図１Ａ、図２Ａ～２Ｂに示すように、底電極ブリッジ部１０４０は、前記キャビティ１０２の１本の辺のみの外周における一部の基板の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部１０７０は、前記キャビティ１０２の１本の辺のみの外周における一部の基板の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極ブリッジ部１０４０との前記キャビティ１０２の底面での投影が相互に分離され、これによって、前記頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極ブリッジ部１０４０とが重なるとき、寄生パラメータの導入や、引き起こす可能性があるリークや短絡などの問題を回避する。しかし、好ましくは、図２Ｃを参照し、前記底電極突出部１０４１が前記底電極共振部１０４２の複数の連続辺に沿って設けられるとき、前記底電極ブリッジ部１０４０は、前記底電極突出部１０４１の前記底電極共振部１０４２と背向する全ての辺に沿って設けられるとともに、前記キャビティ１０２の外周における基板まで連続的に延在しており、これによって、底電極ブリッジ部１０４０は、前記キャビティ１０２の外周におけるより多くの方向での一部の基板の上方まで延在していることができ、すなわち、前記底電極ブリッジ部１０４０は、それ自体が位置するキャビティの一部の上方においてキャビティ１０２を完全にカバーし、大面積の底電極ブリッジ部１０４０の敷設により、有効作動領域１０２Ａの膜層に対する支持力を増加させ、キャビティ１０２の崩れを防止する。さらに好ましくは、前記底電極ブリッジ部１０４０が前記キャビティ１０２の外周におけるより多くの方向での一部の基板の上方まで延在しているとき、前記頂電極ブリッジ部１０７０は、前記キャビティ１０２の外周における１つの方向のみでの一部の基板の上方まで延在しており、たとえば、キャビティ１０２の上面形状が矩形である場合、前記頂電極ブリッジ部１０７０がキャビティ１０２の１本の辺のみの外周における基板の上方まで延在しており、底電極ブリッジ部１０４０が前記キャビティ１０２の他の３本の辺まで延在しており、このとき、前記頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極ブリッジ部１０４０との前記キャビティ１０２の底面での投影は、ちょうど接続されるか、又は、相互に分離され、すなわち、このとき、前記底電極ブリッジ部１０４０は、それ自体が位置するキャビティの一部の上方において、キャビティ１０２を完全にカバーし、前記頂電極ブリッジ部１０７０の幅方向に、前記頂電極ブリッジ部１０７０と重ならない。これによって、頂電極ブリッジ部を大面積設けると、底電極ブリッジ部などの構造と垂直方向に重なるため、多すぎる寄生パラメータが導入されることを回避し、デバイスの電気的性能及び信頼性をさらに向上させることができる。 With reference to FIGS. 2A-2C, in these embodiments of the present invention, the bottom electrode bridge portion 1040 is at least one side of the bottom electrode protrusion 1041 facing away from the bottom electrode resonance portion 1042, or at least. After passing over the cavity (that is, 102B) electrically connected to one corner and floating outside the bottom electrode protrusion 1041 from the corresponding side of the bottom electrode protrusion 1041, the cavity 102 The top electrode bridge portion 1070 extends above a part of the etching protection layer 101 on the outer periphery, and is electrically connected to at least one side or at least one corner of the top electrode resonance portion 1071. From the top of the top electrode resonance portion 1071, after passing above the cavity (that is, 102B) floating outside the top electrode resonance portion 1071, it extends above the part of the etching protection layer 101 on the outer periphery of the cavity 102. The projections of the top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040 on the bottom surface of the cavity 102 may be just connected or separated from each other, whereby the said. The top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040 are displaced from each other in the region of the cavity 102 without overlapping. For example, as shown in FIGS. 1A and 2A to 2B, the bottom electrode bridge portion 1040 extends above a part of the substrate on the outer periphery of only one side of the cavity 102, and the top electrode bridge. The portion 1070 extends to the upper part of a part of the substrate on the outer periphery of only one side of the cavity 102, and is formed on the bottom surface of the cavity 102 of the top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040. Projections are separated from each other, thereby avoiding problems such as introduction of parasitic parameters and possible leaks and short circuits when the top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040 overlap. However, preferably, with reference to FIG. 2C, when the bottom electrode protrusion 1041 is provided along a plurality of continuous sides of the bottom electrode resonance portion 1042, the bottom electrode bridge portion 1040 is the bottom electrode protrusion 1041. The bottom electrode bridge portion 1040 is provided along all the sides facing the bottom electrode resonance portion 1042 and continuously extends to the substrate at the outer periphery of the cavity 102, whereby the bottom electrode bridge portion 1040 is provided in the cavity 102. The outer circumference of the 102 can extend above some of the substrate in more directions, i.e., the bottom electrode bridge portion 1040 is above the portion of the cavity in which it is located. By laying a large-area bottom electrode bridge portion 1040, the bearing capacity of the effective working region 102A with respect to the film layer is increased, and the cavity 102 is prevented from collapsing. More preferably, when the bottom electrode bridge portion 1040 extends above the portion of the substrate in more directions on the outer periphery of the cavity 102, the top electrode bridge portion 1070 extends to the outer periphery of the cavity 102. When the upper surface shape of the cavity 102 is rectangular, for example, the top electrode bridge portion 1070 extends to the upper side of a part of the substrate in only one direction in the above, and the outer circumference of only one side of the cavity 102. The bottom electrode bridge portion 1040 extends to the upper part of the substrate in the above, and the bottom electrode bridge portion 1040 extends to the other three sides of the cavity 102. At this time, the top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040 Projections on the bottom surface of the cavity 102 with are just connected or separated from each other, i.e., where the bottom electrode bridge portion 1040 is above a portion of the cavity in which it is located. , Completely covers the cavity 102 and does not overlap with the top electrode bridge portion 1070 in the width direction of the top electrode bridge portion 1070. As a result, if the top electrode bridge portion is provided in a large area, it overlaps with the structure such as the bottom electrode bridge portion in the vertical direction, so that it is possible to avoid introducing too many parasitic parameters and further improve the electrical performance and reliability of the device. Can be improved.

本発明の各実施例では、前記キャビティ１０２の上面形状が多角形である場合、底電極ブリッジ部１０４０及び頂電極ブリッジ部１０７０のそれぞれから、前記キャビティの少なくとも１つの辺が露出され、これによって、底電極突出部１０４１が接続される底電極共振部１０４２、及び頂電極共振部１０７１は、それぞれ少なくとも一端が完全に浮いており、このように、無効領域１０２Ｂの面積の減少に寄与し、さらに無効領域１０２Ｂにおいて生じた寄生コンデンサなどの寄生パラメータを減少させ、デバイスの性能を向上させる。好ましくは、前記底電極突出部１０４１は、前記キャビティ１０２の上方において少なくとも前記頂電極ブリッジ部１０７０と相互にずれ（すなわち、両者がキャビティ領域において重ならない）、前記頂電極ブリッジ部１０７０は、前記キャビティ１０２の上方において少なくとも前記底電極ブリッジ部１０４０と相互にずれ、これによって、無効領域１０２Ｂにおいて生じた寄生コンデンサなどの寄生パラメータをさらに低減させ、デバイスの性能を向上させる。 In each embodiment of the present invention, when the upper surface shape of the cavity 102 is polygonal, at least one side of the cavity is exposed from each of the bottom electrode bridge portion 1040 and the top electrode bridge portion 1070. At least one end of each of the bottom electrode resonance portion 1042 and the top electrode resonance portion 1071 to which the bottom electrode protrusion 1041 is connected is completely floating, and thus contributes to the reduction of the area of the invalid region 102B and is further invalid. Parasitic parameters such as parasitic capacitors generated in region 102B are reduced to improve device performance. Preferably, the bottom electrode protrusion 1041 is at least misaligned with the top electrode bridge 1070 above the cavity 102 (ie, they do not overlap in the cavity region), and the top electrode bridge 1070 is the cavity. Above 102, it is displaced from at least the bottom electrode bridge portion 1040, thereby further reducing parasitic parameters such as parasitic capacitors generated in the ineffective region 102B and improving device performance.

なお、最適な横波遮断効果を実現し、小さいサイズのデバイスの製作に寄与するために、底電極突出部１０４１が有効作動領域１０２Ａに近接するほど、好ましく、底電極突出部１０４１の線幅が小さいほど、好ましく、好ましくは、底電極突出部１０４１の線幅はそれぞれ、対応するプロセスに許容される最小線幅であり、底電極突出部１０４１と有効作動領域１０２Ａと（すなわち、圧電共振層１０５１と）の水平距離はそれぞれ、対応するプロセスに許容される最小距離である。 In order to realize the optimum lateral wave blocking effect and contribute to the production of a device having a small size, it is preferable that the bottom electrode protrusion 1041 is closer to the effective operating region 102A, and the line width of the bottom electrode protrusion 1041 is smaller. More preferably, the line width of the bottom electrode protrusion 1041 is the minimum line width allowed for the corresponding process, respectively, with the bottom electrode protrusion 1041 and the effective working region 102A (ie, the piezoelectric resonance layer 1051). ) Are the minimum distances allowed for the corresponding process, respectively.

なお、上記各実施例では、頂電極共振部１０７１と底電極共振部１０４２とは、形状が類似し又は同じであり、面積が同じであるか、又は、底電極共振部１０４２の面積が頂電極共振部１０７１の面積より大きいが、本発明の技術的解決手段は、これに限られない。本発明の他の実施例では、頂電極共振部１０７１と底電極共振部１０４２との形状は、類似しなくてもよいが、底電極突出部１０４１は、形状が圧電共振層１０５１の形状に一致し、圧電共振層１０５１の少なくとも１つの辺に沿って延在できることが好ましい。さらに、研究によれば、バルク音響波共振器の寄生横波のほとんどが有効作動領域１０２Ａ上の膜層とキャビティの外周における基板との間の接続構造を介して伝達されることを発見し、従って、本発明の各実施例では、有効作動領域１０２Ａの膜層を効果的に支持できることを確保する前提で、頂電極ブリッジ部１０７０の面積（つまり、線幅）を最小、底電極ブリッジ部１０４０の面積（つまり、線幅）を最小にできる限り制御することができる。 In each of the above embodiments, the top electrode resonance portion 1071 and the bottom electrode resonance portion 1042 have similar or the same shape and have the same area, or the area of the bottom electrode resonance portion 1042 is the top electrode. Although it is larger than the area of the resonance portion 1071, the technical solution of the present invention is not limited to this. In another embodiment of the present invention, the shapes of the top electrode resonance portion 1071 and the bottom electrode resonance portion 1042 do not have to be similar, but the shape of the bottom electrode protrusion 1041 is one to the shape of the piezoelectric resonance layer 1051. However, it is preferable that the piezoelectric resonance layer 1051 can extend along at least one side. In addition, studies have found that most of the parasitic shear waves in bulk acoustic wave resonators are transmitted through the connection structure between the membrane layer on the effective working area 102A and the substrate at the outer periphery of the cavity, and therefore. In each embodiment of the present invention, the area (that is, line width) of the top electrode bridge portion 1070 is minimized, and the bottom electrode bridge portion 1040 is provided on the premise that the film layer of the effective working region 102A can be effectively supported. The area (ie, line width) can be controlled as much as possible to the minimum.

本発明の一実施例は、上記の任意の本発明の実施例に記載の少なくとも１つのバルク音響波共振器を備えるフィルタをさらに提供する。 One embodiment of the present invention further provides a filter comprising at least one bulk acoustic wave resonator according to any of the above embodiments of the present invention.

本発明の一実施例は、本発明の一実施例に記載の少なくとも１つのフィルタを備える無線周波数通信システムをさらに提供する。 An embodiment of the present invention further provides a radio frequency communication system comprising at least one filter according to the embodiment of the present invention.

図３を参照し、本発明の一実施例は、本発明のバルク音響波共振器（たとえば、図１Ａ～図２Ｄに示すバルク音響波共振器）の製造方法であって、
基板を提供し、犠牲突出を有する第１の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップＳ１と、
底電極層を前記第１の犠牲層上に形成し、前記底電極層の前記犠牲突出の面に被覆される部分が底電極突出部を形成するステップＳ２と、
圧電共振層を前記底電極層上に形成するステップであって、前記底電極突出部が前記圧電共振層の周辺方向を囲んで延在しているとともに、前記圧電共振層から露出されるステップＳ３と、
前記圧電共振層の頂面と面一にされる第２の犠牲層を前記圧電共振層の周囲から露出される領域に形成するステップＳ４と、
頂電極層を前記圧電共振層及び圧電共振層の周囲の一部の第２の犠牲層上に形成するステップＳ５と、
前記第２の犠牲層及び前記犠牲突出を有する前記第１の犠牲層を除去し、前記第２の犠牲層及び前記第１の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記底電極突出部が前記圧電共振層の外周におけるキャビティ領域に位置し、前記頂電極層の前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在しているステップＳ６とを含む、製造方法をさらに提供する。 With reference to FIG. 3, an embodiment of the present invention is a method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator (for example, the bulk acoustic wave resonator shown in FIGS. 1A to 2D) of the present invention.
Step S1 to provide a substrate and form a first sacrificial layer with sacrificial protrusions on a portion of the substrate.
In step S2, the bottom electrode layer is formed on the first sacrificial layer, and the portion of the bottom electrode layer covered with the surface of the sacrificial protrusion forms the bottom electrode protrusion.
A step of forming the piezoelectric resonance layer on the bottom electrode layer, in which the bottom electrode protrusion extends around the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer and is exposed from the piezoelectric resonance layer S3. When,
Step S4 of forming a second sacrificial layer flush with the top surface of the piezoelectric resonance layer in a region exposed from the periphery of the piezoelectric resonance layer.
Step S5 for forming the top electrode layer on the piezoelectric resonance layer and a part of the second sacrificial layer around the piezoelectric resonance layer.
A step of removing the second sacrificial layer and the first sacrificial layer having the sacrificial protrusion and forming a cavity at the positions of the second sacrificial layer and the first sacrificial layer, wherein the bottom electrode is used. Further provided is a manufacturing method comprising a step S6 in which a protrusion is located in a cavity region on the outer periphery of the piezoelectric resonance layer, and a portion of the top electrode layer located above the cavity extends flat.

図１Ａ、１Ｂ及び図４Ａ～４Ｂを参照し、本実施例のステップＳ１で、基板をエッチングして溝を形成し、溝に材料を充填するプロセスにより、第１の犠牲層を一部の基板上に形成し、具体的な実現過程は、以下を含む。 With reference to FIGS. 1A and 1B and FIGS. 4A-4B, in step S1 of this embodiment, the first sacrificial layer is partially used as a substrate by a process of etching a substrate to form a groove and filling the groove with a material. The concrete realization process formed above includes:

まず、図１Ａ及び図４Ａを参照し、基板を提供し、具体的には、ベース１００を提供し、ベース１００にエッチング保護層１０１を被覆する。前記エッチング保護層１０１は、熱酸化、熱窒化、熱酸窒化などの熱処理方法、又は、化学気相堆積、物理気相堆積又はアトミックレイヤデポジションなどの堆積方法など、任意の適宜なプロセス方法によって、ベース１００上に形成されてもよい。さらに、保護層１０１のエッチング厚さは、実際のデバイスプロセスのニーズに応じて合理的に設定されてもよく、ここで具体的には限定しない。 First, with reference to FIGS. 1A and 4A, a substrate is provided, specifically, a base 100 is provided, and the base 100 is coated with an etching protection layer 101. The etching protection layer 101 is provided by an arbitrary appropriate process method such as a heat treatment method such as thermal oxidation, thermal nitriding, or thermal oxynitriding, or a deposition method such as chemical vapor deposition, physical vapor deposition, or atomic layer deposition. , May be formed on the base 100. Further, the etching thickness of the protective layer 101 may be rationally set according to the needs of the actual device process, and is not specifically limited here.

続いて、図１Ａ、１Ｂ及び図４Ａを参照し、ホトエッチング及びエッチングプロセスにより、基板をエッチングすることにより、少なくとも１つの溝１０２’を形成する。該エッチングプロセスは、湿式エッチング又は乾式エッチングプロセスであってもよく、乾式エッチングプロセスを用いることが好ましく、乾式エッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、イオンビームエッチング、プラズマエッチング、又は、レーザ切断を含むがこれらに限られない。溝１０２’の深さ及び形状は、全て、製造すべきバルク音響波共振器に必要なキャビティの深さ及び形状に決められ、溝１０２’の横断面形状は、矩形であり、本発明の他の実施例では、溝１０２’の横断面は、さらに、円形、楕円形又は矩形以外の他の多角形（五角形、六角形など）など、他の任意の適宜な形状であってもよい。 Subsequently, with reference to FIGS. 1A, 1B and 4A, at least one groove 102'is formed by etching the substrate by a photo-etching and etching process. The etching process may be a wet etching process or a dry etching process, and it is preferable to use a dry etching process. The dry etching includes reactive ion etching (RIE), ion beam etching, plasma etching, or laser cutting. Including, but not limited to these. The depth and shape of the groove 102'are all determined by the depth and shape of the cavity required for the bulk acoustic wave resonator to be manufactured, and the cross-sectional shape of the groove 102'is rectangular, and other than the present invention. In the embodiment, the cross section of the groove 102'may further have any other suitable shape, such as a polygon other than a circle, an ellipse, or a rectangle (pentagon, hexagon, etc.).

次に、図１Ａ、１Ｂ及び図４Ｂを参照し、気相堆積、熱酸化、スピンコーティング又はエピタキシャル成長などのプロセスにより、第１の犠牲層１０３を前記溝１０２’に充填してもよく、前記第１の犠牲層１０３は、ベース１００及びエッチング保護層１０１と異なる半導体材料、誘電体材料又はフォトレジスト材料などを選択してもよく、たとえば、ベース１００がＳｉベースであると、第１の犠牲層１０３は、Ｇｅであってもよく、この場合、形成される第１の犠牲層１０３は、さらに、溝の外周におけるエッチング保護層１０１に被覆されるか、又は、頂面が溝の周囲のエッチング保護層１０１の頂面より高い可能性があり、次に、化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセスにより、前記第１の犠牲層１０３の頂部を前記エッチング保護層１０１の頂面まで平坦化することにより、前記第１の犠牲層１０３を溝１０２’のみに位置させ、前記第１の犠牲層１０３の頂面をその周囲のエッチング保護層１０１の頂面と面一にするようにし、これによって、後続のプロセスに平坦なプロセス面を提供する。 Next, with reference to FIGS. 1A, 1B and 4B, the groove 102'may be filled with the first sacrificial layer 103 by a process such as vapor deposition, thermal oxidation, spin coating or epitaxial growth. For the sacrificial layer 103 of 1, a semiconductor material, a dielectric material, a photoresist material, or the like different from the base 100 and the etching protection layer 101 may be selected. For example, if the base 100 is a Si base, the first sacrificial layer may be selected. 103 may be Ge, in which case the first sacrificial layer 103 formed is further coated with an etching protective layer 101 on the outer periphery of the groove, or the top surface is etched around the groove. It may be higher than the top surface of the protective layer 101, and then by a chemical mechanical flattening (CMP) process, the top of the first sacrificial layer 103 is flattened to the top of the etching protective layer 101. The first sacrificial layer 103 is located only in the groove 102'so that the top surface of the first sacrificial layer 103 is flush with the top surface of the etching protection layer 101 around it, thereby following. Provides a flat process surface for the process.

続いて、コーティングプロセス又は気相堆積プロセスなどの適宜なプロセスにより、第１の犠牲層１０３に犠牲材料層（図示せず）を被覆し、該犠牲材料層の厚さは、この後に形成される底電極突出部の突出高さに決められ、該犠牲材料層の材料は、アモルファス炭素、フォトレジスト、誘電体材料（たとえば、窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、多孔質材料など）、又は、半導体材料（たとえば、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム）などから選択される少なくとも１つであってもよく、次に、リソグラフィプロセス、又は、ホトエッチングとエッチングの組合せプロセスにより、前記犠牲材料層をパターニングし、犠牲突出１０３’を形成し、犠牲突出１０３’の線幅、大きさ、形状及び位置により、この後に形成される底電極突出部の線幅、大きさ、形状及び位置が決められる。本実施例では、犠牲突出１０３’の図２ＡのＸＸ’に沿う縦断面は、いずれも上から下に広くなる台形であり、犠牲突出１０３’の側壁と第１の犠牲層１０３の頂面との間の角度φ１、φ２が４５度より小さく、これによって、底電極材料層の後続の堆積に寄与し、この後に形成される底電極層の溝１０２’領域内での厚さ均一性をさらに向上させる。本発明の他の実施例では、犠牲突出１０３’の断面形状は、さらに上から下に広くなる球冠状であってもよく、すなわち、図１ＡのＸＸ’線に沿う縦断面は、いずれも逆Ｕ字状である。前記犠牲突出１０３’と前記有効作動領域１０２Ａとの間の水平距離は、好ましくは、犠牲突出１０３’のエッチング位置合わせプロセスに許容される最小距離であり、前記犠牲突出１０３’の線幅は、対応するプロセスに許容される最小線幅である。 Subsequently, the first sacrificial layer 103 is coated with a sacrificial material layer (not shown) by an appropriate process such as a coating process or a vapor deposition process, and the thickness of the sacrificial material layer is subsequently formed. The height of the protrusion of the bottom electrode is determined, and the material of the sacrificial material layer is amorphous carbon, a photoresist, a dielectric material (for example, silicon nitride, silicon carbide, a porous material, etc.), or a semiconductor material (for example). For example, it may be at least one selected from (polycrystalline silicon, amorphous silicon, germanium) and the like, and then the sacrificial material layer is patterned by a lithography process or a combined photoetching and etching process. The sacrificial protrusion 103'is formed, and the line width, size, shape, and position of the bottom electrode protrusion to be formed thereafter are determined by the line width, size, shape, and position of the sacrificial protrusion 103'. In this embodiment, the vertical cross section of the sacrificial protrusion 103'along the XX'of FIG. 2A is a trapezoid that widens from top to bottom, with the side wall of the sacrificial protrusion 103'and the top surface of the first sacrificial layer 103. The angles φ1 and φ2 between are less than 45 degrees, which contributes to the subsequent deposition of the bottom electrode material layer, further increasing the thickness uniformity within the groove 102'region of the bottom electrode layer formed thereafter. Improve. In another embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of the sacrificial protrusion 103'may be a spherical crown that widens from top to bottom, that is, the vertical cross-sections along the XX'line of FIG. 1A are all reversed. It is U-shaped. The horizontal distance between the sacrificial protrusion 103'and the effective working region 102A is preferably the minimum distance allowed for the etching alignment process of the sacrificial protrusion 103', and the line width of the sacrificial protrusion 103'is. The minimum line width allowed for the corresponding process.

本発明の他の実施例では、犠牲突出１０３’及び第１の犠牲層１０３は、同じプロセスで形成されてもよく、たとえば、まず溝１０２’及びエッチング保護層１０１上に、厚さが溝１０２’の深さと犠牲突出１０３’の厚さとの和以上の第１の犠牲層１０３を被覆し、次に、エッチングプロセスにより、第１の犠牲層１０をパターニングすることにより、溝１０２’のみに充填される第１の犠牲層１０３を形成し、一部の第１の犠牲層１０３が犠牲突出１０３’を有し、該犠牲突出１０３’の底面が前記エッチング保護層１０１の頂面と面一とされてもよく、残りの一部の第１の犠牲層１０３の頂面が前記エッチング保護層１０１の頂面と面一とされてもよい。 In another embodiment of the invention, the sacrificial protrusion 103'and the first sacrificial layer 103 may be formed in the same process, for example, first on the groove 102'and the etching protection layer 101, with a thickness of groove 102. The first sacrificial layer 103, which is equal to or greater than the sum of the depth of the'depth and the thickness of the sacrificial protrusion 103', is coated, and then the first sacrificial layer 10 is patterned by an etching process to fill only the groove 102'. The first sacrificial layer 103 is formed, a part of the first sacrificial layer 103 has a sacrificial protrusion 103', and the bottom surface of the sacrificial protrusion 103'is flush with the top surface of the etching protection layer 101. The top surface of the remaining first sacrificial layer 103 may be flush with the top surface of the etching protection layer 101.

図１Ａ、１Ｂ及び４Ｄを参照し、ステップＳ２で、まず、予め形成される底電極の材料に応じて、適宜な方法を選択して、エッチング保護層１０１、第１の犠牲層１０３及び犠牲突出１０３’の面に底電極材料層（図示せず）を被覆してもよく、たとえば、マグネトロンスパッタリング、蒸着などの物理気相堆積、又は、化学気相堆積方法によって底電極材料層を形成し、次に、底電極パターンが定義されるフォトレジスト層（図示せず）をリソグラフィプロセスで底電極材料層上に形成し、フォトレジスト層をマスクとして、前記底電極材料層をエッチングすることにより、底電極層（すなわち、残りの底電極材料層）１０４を形成し、この後に、フォトレジスト層を除去する。底電極材料層は、本分野技術において周知される任意の適宜な導電性材料又は半導体材料を用いることができ、導電性材料は、導電性を有する金属材料であってもよく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）のうちの１種又は複数種であり、前記半導体材料は、たとえば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣなどである。本実施例では、底電極層（残りの底電極材料層）１０４は、この後に形成される有効作動領域１０２Ａに被覆される底電極共振部１０４２と、犠牲突出１０３’に被覆される底電極突出部１０４１と、底電極突出部１０４１の一側から第１の犠牲層１０３の面を経由して、溝１０２’の外側での一部のエッチング保護層１０１上まで延在している底電極ブリッジ部１０４０と、底電極共振部１０４２及び底電極突出部１０４１といずれも分離される底電極の外周部１０４３とを含み、該底電極の外周部１０４３は、該領域の形成すべきバルク音響波共振器の１つの金属接点として、底電極突出部１０４１の底電極共振部１０４２と背向する側に接続されてもよいし、隣接するバルク音響波共振器の底電極ブリッジ部の一部として、底電極ブリッジ部１０４０と分離されてもよく、本発明の他の実施例では、底電極の外周部１０４３は、省略されてもよい。底電極共振部１０４２の上面形状は、五角形であってもよく、本発明の他の実施例では、四角形又は六角形などであってもよく、底電極突出部１０４１は、底電極ブリッジ部１０４０と底電極共振部１０４２との間に設けられ、前記底電極突出部１０４１は、前記底電極共振部１０４２の少なくとも１つの辺に沿って設けられるとともに、前記底電極共振部１０４２の対応する辺に接続され、前記底電極ブリッジ部１０４０は、前記底電極突出部１０４１の前記底電極共振部１０４２と背向する少なくとも１つの辺、又は、少なくとも１つの角に電気的に接続され、前記底電極突出部１０４１の対応する辺から、前記底電極突出部１０４１の外側に被覆された第１の犠牲層１０３の頂面を経由した後に、前記溝１０２’の外周における一部のエッチング保護層１０１の頂面上まで延在しており、すなわち、前記底電極突出部１０４１は、前記底電極共振部１０４２の辺に沿って設けられるとともに、前記底電極ブリッジ部１０４０と前記底電極共振部１０４２とが位置合わせされる領域に少なくとも設けられ、たとえば、前記底電極突出部１０４１は、前記底電極共振部１０４２の全周を囲んで、閉環構造を構成してもよく（図２Ｃを参照）、前記底電極共振部１０４２の１つの辺のみに沿って設けられてもよく、前記底電極共振部１０４２の２本又は２本以上の連続辺に沿って設けられる開環構造であってもよい（図２Ａ～２Ｂ、２Ｄを参照し）。底電極突出部１０４１の形状、線幅及び有効作動領域１０２Ａとの間の水平距離などは、いずれも犠牲突出１０３’の成形プロセスに決められる。好ましくは、図２Ｄに示すように、前記底電極ブリッジ部１０４０は、それ自体が位置するキャビティの一部の上方において、キャビティ１０２を完全にカバーし、前記頂電極ブリッジ部１０７０の幅方向に、前記頂電極ブリッジ部１０７０と重ならないことにより、後続の膜層に対する支持力を向上させ、前記頂電極ブリッジ部１０７０と重なるため、不必要な寄生パラメータが導入されることをできるだけ回避し、たとえば、溝１０２’の上面形状が矩形である場合、底電極ブリッジ部１０４０が該矩形の３本の辺まで延在している。底電極共振部１０４２は、無線周波数（ＲＦ）信号などの電気信号を受信又は提供する入力電極又は出力電極として用いられてもよい。本実施例では、底電極突出部１０４１と底電極共振部１０４２と、底電極ブリッジ部１０４０とは、略同じ厚さを有する。 With reference to FIGS. 1A, 1B and 4D, in step S2, first, an appropriate method is selected according to the material of the bottom electrode formed in advance, and the etching protection layer 101, the first sacrificial layer 103 and the sacrificial protrusion are selected. The surface of 103'may be coated with a bottom electrode material layer (not shown), and the bottom electrode material layer is formed by, for example, a physical vapor phase deposition such as magnetron sputtering or vapor deposition, or a chemical vapor phase deposition method. Next, a photoresist layer (not shown) in which a bottom electrode pattern is defined is formed on the bottom electrode material layer by a lithography process, and the bottom electrode material layer is etched using the photoresist layer as a mask to obtain a bottom. The electrode layer (ie, the remaining bottom electrode material layer) 104 is formed, after which the photoresist layer is removed. As the bottom electrode material layer, any appropriate conductive material or semiconductor material known in the art can be used, and the conductive material may be a metal material having conductivity, for example, aluminum ( Al), copper (Cu), platinum (Pt), gold (Au), molybdenum (Mo), tungsten (W), iridium (Ir), osmium (Os), ruthenium (Re), palladium (Pd), rhodium ( It is one or more of Rh) and ruthenium (Ru), and the semiconductor material is, for example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiGeC and the like. In this embodiment, the bottom electrode layer (remaining bottom electrode material layer) 104 is the bottom electrode resonance portion 1042 covered with the effective working region 102A formed thereafter, and the bottom electrode protrusion covered with the sacrificial protrusion 103'. A bottom electrode bridge extending from one side of the bottom electrode protrusion 1041 to a part of the etching protection layer 101 outside the groove 102'from one side of the portion 1041 and the surface of the first sacrificial layer 103. A portion 1040 and an outer peripheral portion 1043 of the bottom electrode that is separated from the bottom electrode resonance portion 1042 and the bottom electrode protrusion 1041 are included, and the outer peripheral portion 1043 of the bottom electrode is a bulk acoustic wave resonance to be formed in the region. As one metal contact of the vessel, it may be connected to the side opposite to the bottom electrode resonance portion 1042 of the bottom electrode protrusion 1041, or as a part of the bottom electrode bridge portion of the adjacent bulk acoustic wave resonator, the bottom It may be separated from the electrode bridge portion 1040, and in another embodiment of the present invention, the outer peripheral portion 1043 of the bottom electrode may be omitted. The top surface shape of the bottom electrode resonance portion 1042 may be pentagonal, or in another embodiment of the present invention, it may be a quadrangular shape or a hexagonal shape. Provided between the bottom electrode resonance portion 1042 and the bottom electrode protrusion 1041 is provided along at least one side of the bottom electrode resonance portion 1042 and connected to the corresponding side of the bottom electrode resonance portion 1042. The bottom electrode bridge portion 1040 is electrically connected to at least one side facing the bottom electrode resonance portion 1042 of the bottom electrode protruding portion 1041 or at least one corner, and the bottom electrode protruding portion is formed. After passing from the corresponding side of 1041 through the top surface of the first sacrificial layer 103 coated on the outside of the bottom electrode protrusion 1041, the top surface of a part of the etching protection layer 101 on the outer periphery of the groove 102'. The bottom electrode protruding portion 1041 is provided along the side of the bottom electrode resonance portion 1042, and the bottom electrode bridge portion 1040 and the bottom electrode resonance portion 1042 are aligned with each other. The bottom electrode projecting portion 1041 may be provided at least in the region to be formed, for example, may surround the entire circumference of the bottom electrode resonance portion 1042 to form a closed ring structure (see FIG. 2C), and the bottom electrode resonance portion may be formed. It may be provided along only one side of the portion 1042, or may have an open ring structure provided along two or more continuous sides of the bottom electrode resonance portion 1042 (FIGS. 2A to 2B). , See 2D). The shape, line width, horizontal distance between the bottom electrode protrusion 1041 and the effective working area 102A are all determined by the forming process of the sacrificial protrusion 103'. Preferably, as shown in FIG. 2D, the bottom electrode bridge portion 1040 completely covers the cavity 102 above a portion of the cavity in which it is located, and in the width direction of the top electrode bridge portion 1070. By not overlapping with the top electrode bridge portion 1070, the bearing capacity for the subsequent film layer is improved, and since it overlaps with the top electrode bridge portion 1070, unnecessary parasitic parameters are avoided as much as possible, for example. When the upper surface shape of the groove 102'is rectangular, the bottom electrode bridge portion 1040 extends to the three sides of the rectangle. The bottom electrode resonance portion 1042 may be used as an input electrode or an output electrode for receiving or providing an electric signal such as a radio frequency (RF) signal. In this embodiment, the bottom electrode protruding portion 1041, the bottom electrode resonance portion 1042, and the bottom electrode bridge portion 1040 have substantially the same thickness.

図１Ａ、１Ｂ及び図４Ｅを参照し、ステップＳ３で、まず、化学気相堆積、物理気相堆積又はアトミックレイヤデポジションなど、当業者にとって周知される任意の適宜な方法で圧電材料層１０５を堆積形成してもよく、次に、圧電薄膜パターンが定義されたフォトレジスト層（図示せず）をリソグラフィプロセスで圧電材料層１０５上に形成し、フォトレジスト層をマスクとして、前記圧電材料層１０５をエッチングすることにより、圧電共振層１０５１を形成し、この後に、フォトレジスト層を除去する。前記圧電材料層１０５の材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、セキエイ（Ｑｕａｒｔｚ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3）、又は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）など、ウルツ鉱型結晶構造を有する圧電材料及びそれらの組合せを用いてもよい。圧電材料層１０５は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含むと、さらに、希土類金属を含んでもよく、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）及びランタン（Ｌａ）のうちの少なくとも１種である。また、圧電材料層１０５は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含むと、さらに、遷移金属（例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）及びハフニウム（Ｈｆ）のうちの少なくとも１種）を含んでもよい。パターニングした後に残りの圧電材料層１０５は、相互に分離される圧電共振層１０５１と圧電外周部１０５０とを含み、圧電共振層１０５１は、底電極共振部１０４２上に位置し、底電極突出部１０４１が露出され、底電極共振部１０４２に完全に被覆されてもよいし、又は、部分的に被覆されてもよい。圧電共振層１０５１の形状は、底電極共振部１０４２の形状と同じであってもよく、異なってもよく、その上面形状は、五角形であってもよく、四角形、六角形、七角形、又は、八角形などの他の多角形であってもよい。圧電外周部１０５０と圧電共振層１０５１との間に隙間を形成することにより、底電極突出部１０４１及び前記底電極共振部１０４２の周囲の第１の犠牲層１０３を露出させ、形成される隙間によって、後続の第２の犠牲層の形成領域を制限し、また、後続の第２の犠牲突出の形成に平坦なプロセス面を提供し、圧電外周部１０５０は、この後に形成される頂電極の外周部と、この前に形成される底電極の外周部１０４３とを分離させることを実現し、また、後続の第２の犠牲層及び頂電極層の形成に平坦なプロセス面を提供することができる。 With reference to FIGS. 1A, 1B and 4E, in step S3, the piezoelectric material layer 105 is first subjected to any suitable method known to those skilled in the art, such as chemical vapor phase deposition, physical vapor phase deposition or atomic layer deposition. It may be deposited and formed. Next, a photoresist layer (not shown) in which a piezoelectric thin film pattern is defined is formed on the piezoelectric material layer 105 by a lithography process, and the photoresist layer is used as a mask to form the piezoelectric material layer 105. The piezoelectric resonance layer 1051 is formed by etching, and then the photoresist layer is removed. The material of the piezoelectric material layer 105 is aluminum nitride (AlN), zinc oxide (ZnO), lead zirconate titanate (PZT), lithium niobate (LiNbO 3 ), sekiei (Quartz), potassium niobate (KNbO 3 ). Alternatively, a piezoelectric material having a wurtzite type crystal structure such as lithium tantalate (LiTaO 3 ) and a combination thereof may be used. The piezoelectric material layer 105 may further contain a rare earth metal as well as aluminum nitride (AlN), for example, at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y) and lantern (La). It is a seed. Further, when the piezoelectric material layer 105 contains aluminum nitride (AlN), it further contains a transition metal (for example, at least one of zirconium (Zr), titanium (Ti), manganese (Mn) and hafnium (Hf)). May include. The remaining piezoelectric material layer 105 after patterning includes a piezoelectric resonance layer 1051 and a piezoelectric outer peripheral portion 1050 that are separated from each other, and the piezoelectric resonance layer 1051 is located on the bottom electrode resonance portion 1042 and has a bottom electrode protrusion 1041. May be exposed and completely or partially covered by the bottom electrode resonant portion 1042. The shape of the piezoelectric resonance layer 1051 may be the same as or different from the shape of the bottom electrode resonance portion 1042, and the shape of the upper surface thereof may be a pentagon, a quadrangle, a hexagon, a heptagon, or It may be another polygon such as an octagon. By forming a gap between the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonance layer 1051, the first sacrificial layer 103 around the bottom electrode protruding portion 1041 and the bottom electrode resonance portion 1042 is exposed, and the gap formed causes the gap. It limits the formation region of the subsequent second sacrificial layer and also provides a flat process surface for the formation of the subsequent second sacrificial protrusion, the piezoelectric outer periphery 1050 being the outer periphery of the apical electrode formed thereafter. It is possible to realize the separation between the portion and the outer peripheral portion 1043 of the bottom electrode formed before this, and it is possible to provide a flat process surface for the formation of the subsequent second sacrificial layer and top electrode layer. ..

図１Ａ、１Ｂ及び図４Ｆを参照し、ステップＳ４で、まず、コーティングプロセスや気相堆積プロセスなどの適宜なプロセスにより、圧電外周部１０５０、圧電共振層１０５１、及び圧電外周部１０５０と圧電共振層１０５１との間の隙間に第２の犠牲層１０６を被覆してもよく、第２の犠牲層１０６が圧電外周部１０５０と圧電共振層１０５１との間の隙間を満充填することができ、該第２の犠牲層１０６の材料は、アモルファス炭素、フォトレジスト、誘電体材料（たとえば、窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、多孔質材料など）、又は、半導体材料（たとえば、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム）などから選択される少なくとも１種であってもよく、第２の犠牲層１０６の材質が第１の犠牲層１０３の材質と同じであることが好ましく、この後、同じ犠牲層除去プロセスを用いて、第１の犠牲層１０３と第２の犠牲層１０６を除去することができ、プロセスを簡略化し、プロセスを削減し、次に、ＣＭＰプロセスにより第２の犠牲層１０６に対して頂部平坦化を行うことにより、第２の犠牲層１０６を圧電外周部１０５０と圧電共振層１０５１との間の隙間のみに充填し、圧電外周部１０５０、圧電共振層１０５１及び第２の犠牲層１０６が平坦な上面を構成し、この後に、底面が平坦な頂電極層を形成することができる。本発明の他の実施例では、エッチングバックプロセスにより、圧電外周部１０５０及び圧電共振層１０５１の上面上の第２の犠牲層１０６を除去することにより、圧電外周部１０５０と圧電共振層１０５１との間の隙間のみに充填してもよい。 With reference to FIGS. 1A, 1B and 4F, in step S4, first, the piezoelectric outer peripheral portion 1050, the piezoelectric resonance layer 1051, and the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonance layer are subjected to an appropriate process such as a coating process or a gas phase deposition process. The gap between the sacrificial layer 106 may be covered with the second sacrificial layer 106, and the second sacrificial layer 106 can fully fill the gap between the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonance layer 1051. The material of the second sacrificial layer 106 is an amorphous carbon, a photoresist, a dielectric material (for example, silicon nitride, silicon acid carbide, a porous material, etc.), or a semiconductor material (for example, polycrystalline silicon, amorphous silicon, germanium). ) And the like, and it is preferable that the material of the second sacrificial layer 106 is the same as the material of the first sacrificial layer 103, and then the same sacrificial layer removal process is used. The first sacrificial layer 103 and the second sacrificial layer 106 can be removed, simplifying the process, reducing the process, and then flattening the top to the second sacrificial layer 106 by the CMP process. The second sacrificial layer 106 is filled only in the gap between the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonance layer 1051, and the piezoelectric outer peripheral portion 1050, the piezoelectric resonance layer 1051 and the second sacrificial layer 106 are flat. A top surface can be configured, after which a top electrode layer with a flat bottom surface can be formed. In another embodiment of the present invention, the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonance layer 1051 are provided by removing the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the second sacrificial layer 106 on the upper surface of the piezoelectric resonance layer 1051 by an etching back process. It may be filled only in the gap between them.

図１Ａ、図１Ｂ及び図４Ｆを参照し、ステップＳ５で、まず、予め形成された頂電極の材料に基づいて、適宜な方法を選択し、圧電外周部１０５０、圧電共振層１０５１、第２の犠牲層１０６の面に頂電極材料層（図示せず）を被覆してもよく、たとえば、マグネトロンスパッタリング蒸着などの物理気相堆積、又は、化学気相堆積方法によって、頂電極材料層を形成し、頂電極材料層に対して頂部平坦化を行い、頂電極材料層の各位置での厚さを均一にしてもよく、次に、頂電極パターンが定義されたフォトレジスト層（図示せず）をリソグラフィプロセスで頂電極材料層上に形成し、フォトレジスト層をマスクとして、前記頂電極材料層をエッチングすることにより、頂部が平坦な頂電極層（すなわち、パターニングされた頂電極材料層、又は、残りの頂電極材料層）１０７を形成し、この後に、フォトレジスト層を除去する。頂電極材料層は、本分野技術において周知される任意の適宜な導電性材料又は半導体材料を用いてもよく、導電性材料は、導電性を有する金属材料であってもよく、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｒｈ及びＲｕのうちの１種又は複数種などであり、前記半導体材料は、たとえば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣなどである。本実施例では、頂電極層１０７は、圧電共振層１０５１上に被覆される頂電極共振部１０７１と、頂電極共振部１０７１の一側から、一部の第２の犠牲層１０６の頂面を経由して、第２の犠牲層１０６の外側の圧電外周部１０５０上まで延在している頂電極ブリッジ部１０７０と、頂電極共振部１０７１と分離される頂電極の外周部１０７２とを含み、該頂電極の外周部１０７２は、該領域の形成すべきバルク音響波共振器の１つの金属接点として、頂電極ブリッジ部１０７０の頂電極共振部１０７１と背向する一側に接続されてもよく、隣接するバルク音響波共振器の頂電極ブリッジ部の一部として、頂電極ブリッジ部１０７０と分離されてもよく、本発明の他の実施例では、頂電極の外周部１０７２は省略されてもよい。頂電極共振部１０７１の上面形状は、圧電共振層１０５１の形状と同じであってもよく、異なってもよく、その上面形状がたとえば五角形であり、圧電共振層１０５１を頂電極共振部１０７１と底電極共振部１０４２との間に完全に挟み込むように、頂電極共振部１０７１の面積が圧電共振層１０５１より大きいことが好ましく、それにより、デバイスのサイズの減少及び寄生パラメータの低減に寄与する。本発明の他の実施例では、頂電極共振部１０７１の形状は、さらに四角形、六角形、七角形、又は、八角形などの多角形であってもよい。頂電極層１０７は、無線周波数（ＲＦ）信号などの電気信号を受信又は提供する入力電極、又は、出力電極として用いられてもよい。たとえば、底電極層１０４が入力電極として用いられると、頂電極層１０７が出力電極として用いられてもよく、底電極層１０４が出力電極として用いられると、頂電極層１０７が入力電極として用いられてもよく、圧電共振層１０５１は、頂電極共振部１０７１又は底電極共振部１０４２を介して入力された電気信号をバルク音響波に変換する。たとえば、圧電共振層１０５１は、物理振動により電気信号をバルク音響波に変換する。前記頂電極ブリッジ部１０７０は、前記頂電極共振部１０７１の第１の犠牲層１０３の中心から離れる側に電気的に接続され、前記頂電極共振部１０７１上から、一部の第２の犠牲層１０６の頂面を経由して溝１０２’の外側の一部のエッチング保護層１０１の頂面まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極ブリッジ部１０４０とは、相互にずれ（すなわち、両者は、形成されるキャビティ１０２領域において重ならない）、前記頂電極ブリッジ部１０７０及び前記底電極ブリッジ部１０４０のそれぞれから、溝１０２’の少なくとも１つの辺が露出され（すなわち、底電極層及び頂電極層がいずれもキャビティを完全に被覆することない）、これによって、キャビティの周囲の膜層による、圧電共振層において生じた縦方向振動への影響を減少させ、性能を向上させることができる。本発明の一実施例では、図２Ａを参照し、前記溝１０２’の底面での投影のうち、前記底電極突出部１０４１の投影から、前記頂電極ブリッジ部１０７０の投影を露出させることができる。前記頂電極ブリッジ部１０７０と前記底電極ブリッジ部１０４０と前記溝１０２’の底面での投影は、ちょうど接続されるか（図２Ｃに示す）、又は、相互に分離され（図１Ａ、２Ａ、２Ｂに示す）、前記頂電極ブリッジ部１０７０は、前記溝１０２’の１本の辺の外周における一部の基板のみの上方まで延在してもよく、寄生パラメータの減少に寄与し、キャビティの無効領域の面積減少に寄与する。 With reference to FIGS. 1A, 1B and 4F, in step S5, first, an appropriate method is selected based on the material of the apical electrode formed in advance, and the piezoelectric outer peripheral portion 1050, the piezoelectric resonance layer 1051, and the second The surface of the sacrificial layer 106 may be coated with a top electrode material layer (not shown), and the top electrode material layer is formed by, for example, physical vapor phase deposition such as magnetron sputtering vapor deposition or a chemical vapor phase deposition method. The top electrode material layer may be flattened to make the thickness of the top electrode material layer uniform at each position, and then the photoresist layer in which the top electrode pattern is defined (not shown). Is formed on the top electrode material layer by a lithography process, and the top electrode material layer is etched using the photoresist layer as a mask to obtain a top electrode material layer having a flat top (that is, a patterned top electrode material layer or a patterned top electrode material layer. , The remaining top electrode material layer) 107 is formed, after which the photoresist layer is removed. The top electrode material layer may be any suitable conductive material or semiconductor material known in the art, and the conductive material may be a conductive metal material, for example, Al. One or more of Cu, Pt, Au, Mo, W, Ir, Os, Re, Pd, Rh and Ru, and the like, and the semiconductor material is, for example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiGeC and the like. Is. In this embodiment, the top electrode layer 107 is formed by the top surface of a part of the second sacrificial layer 106 from one side of the top electrode resonance portion 1071 covered on the piezoelectric resonance layer 1051 and the top electrode resonance portion 1071. It includes a top electrode bridge portion 1070 extending to the outside of the piezoelectric outer peripheral portion 1050 on the outer side of the second sacrificial layer 106, and an outer peripheral portion 1072 of the top electrode separated from the top electrode resonance portion 1071. The outer peripheral portion 1072 of the top electrode may be connected to one side facing the top electrode resonance portion 1071 of the top electrode bridge portion 1070 as one metal contact of the bulk acoustic wave resonator to be formed in the region. , The top electrode bridge portion 1070 may be separated from the top electrode bridge portion 1070 as a part of the top electrode bridge portion of the adjacent bulk acoustic wave resonator, and in another embodiment of the present invention, the outer peripheral portion 1072 of the top electrode may be omitted. good. The top surface shape of the top electrode resonance portion 1071 may be the same as or different from the shape of the piezoelectric resonance layer 1051. The area of the top electrode resonance portion 1071 is preferably larger than that of the piezoelectric resonance layer 1051 so as to be completely sandwiched between the electrode resonance portion 1042 and the electrode resonance portion 1042, which contributes to a reduction in the size of the device and a reduction in parasitic parameters. In another embodiment of the present invention, the shape of the top electrode resonance portion 1071 may be a polygon such as a quadrangle, a hexagon, a heptagon, or an octagon. The top electrode layer 107 may be used as an input electrode or an output electrode that receives or provides an electric signal such as a radio frequency (RF) signal. For example, when the bottom electrode layer 104 is used as an input electrode, the top electrode layer 107 may be used as an output electrode, and when the bottom electrode layer 104 is used as an output electrode, the top electrode layer 107 is used as an input electrode. The piezoelectric resonance layer 1051 may convert an electric signal input via the top electrode resonance portion 1071 or the bottom electrode resonance portion 1042 into a bulk acoustic wave. For example, the piezoelectric resonant layer 1051 converts an electrical signal into a bulk acoustic wave by physical vibration. The top electrode bridge portion 1070 is electrically connected to a side of the top electrode resonance portion 1071 away from the center of the first sacrificial layer 103, and a part of the second sacrificial layer is provided from above the top electrode resonance portion 1071. It extends through the top surface of 106 to the top surface of a part of the etching protection layer 101 outside the groove 102', and the top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040 are displaced from each other. At least one side of the groove 102'is exposed (ie, the bottom electrode) from each of the top electrode bridge portion 1070 and the bottom electrode bridge portion 1040 (ie, they do not overlap in the formed cavity 102 region). Neither the layer nor the top electrode layer completely covers the cavity), thereby reducing the effect of the film layer around the cavity on the longitudinal vibrations generated in the piezoelectric resonance layer and improving performance. Can be done. In one embodiment of the present invention, with reference to FIG. 2A, the projection of the top electrode bridge portion 1070 can be exposed from the projection of the bottom electrode protrusion 1041 among the projections on the bottom surface of the groove 102'. .. The projections of the top electrode bridge portion 1070, the bottom electrode bridge portion 1040, and the bottom surface of the groove 102'are either just connected (shown in FIG. 2C) or separated from each other (FIGS. 1A, 2A, 2B). The top electrode bridge portion 1070 may extend above only a part of the substrate on the outer periphery of one side of the groove 102', which contributes to the reduction of parasitic parameters and invalidates the cavity. Contributes to reducing the area of the area.

図１Ａ、１Ｂ及び図４Ｇを参照し、ステップＳ６で、ホトエッチングとエッチングプロセス、又は、レーザ切断との組合せプロセスにより、圧電外周部１０５０の溝１０２’に面する辺、又は、バルク音響波共振器のデバイス領域の外周に穴を開けてもよく、一部の第１の犠牲層１０３、又は、一部の第２の犠牲層１０６のうちの少なくとも１つを露出可能な開放穴（図示せず）を形成し、次に、前記開放穴にガス及び／又は薬液を導入することにより、前記第２の犠牲層１０６、及び前記第１の犠牲層１０３を除去し、さらに溝を改めて空にすることにより、キャビティ１０２を形成し、該キャビティ１０２は、底電極突出部１０４１で制限される溝１０２’の空間と、頂電極ブリッジ部１０７０の下方において、元々第２の犠牲層１０６で占有された空間とを含む。キャビティ１０２の上方に浮くとともに、順に積層される底電極共振部１０４２、圧電共振層１０５１及び頂電極共振部１０７１は、独立したバルク音響薄膜を構成し、底電極共振部１０４２、圧電共振層１０５１、頂電極共振部１０７１及びキャビティ１０２が垂直方向に沿ってお互いに重なる部分は、有効領域であり、有効作動領域１０２Ａとして定義され、該有効作動領域１０２Ａは、無線周波数信号などの電気エネルギーを底電極共振部１０４２及び頂電極共振部１０７１に印加するとき、圧電共振層１０５１において生じた圧電現象のため、圧電共振層１０５１の厚さ方向（すなわち、縦方向）に振動及び共振が発生し、キャビティ１０２の他の領域は、無効領域１０２Ｂであり、該無効領域１０２Ｂは、電気エネルギーを頂電極層１０７及び底電極層１０４に印加しても、圧電現象のため共振しない領域である。有効作動領域１０２Ａの上方に浮くとともに、順に積層される底電極共振部１０４２、圧電共振層１０５１及び頂電極共振部１０７１で構成されるバルク音響薄膜は、圧電共振層１０５１の圧電現象の振動に対応する共振周波数の無線周波数信号を出力することができる。具体的には、電気エネルギーを頂電極共振部１０７１と底電極共振部１０４２に印加するとき、圧電共振層１０５１において生じた圧電現象により、バルク音響波を生じる。この場合、生じたバルク音響波は、望ましい縦波のほか、寄生横波もあり、該横波が底電極突出部１０４１で遮断され、有効作動領域１０２Ａに制限され、キャビティの外周における膜層に伝播されることを防止し、これによって、横波がキャビティの外周における膜層に伝播することによる音響波損失を改善し、それにより、共振器の品質係数を向上させ、最終的にデバイスの性能を向上させることができる。また、本実施例では、第２の犠牲層１０６の頂面と圧電共振層１０５１の頂面とが面一にされるため、形成される前記頂電極層１０７の底面を面一にし、頂面も面一にすることができ、このとき、前記頂電極層１０７は、全範囲において平坦に延在している。 With reference to FIGS. 1A and 1B and FIG. 4G, in step S6, the side facing the groove 102'of the piezoelectric outer peripheral portion 1050 or the bulk acoustic wave resonance by the hot etching and the etching process or the combination process of the laser cutting is performed. A hole may be drilled in the outer periphery of the device area of the vessel, and an open hole (shown) capable of exposing at least one of a part of the first sacrificial layer 103 or a part of the second sacrificial layer 106. The second sacrificial layer 106 and the first sacrificial layer 103 are removed by forming a gas and / or a chemical solution into the opening hole, and the groove is emptied again. By doing so, the cavity 102 is formed, and the cavity 102 is originally occupied by the second sacrificial layer 106 in the space of the groove 102'limited by the bottom electrode protrusion 1041 and below the top electrode bridge portion 1070. Including the space. The bottom electrode resonance portion 1042, the piezoelectric resonance layer 1051 and the top electrode resonance portion 1071 that float above the cavity 102 and are laminated in this order form an independent bulk acoustic thin film, and the bottom electrode resonance portion 1042, the piezoelectric resonance layer 1051, and the like. The portion where the top electrode resonance portion 1071 and the cavity 102 overlap each other in the vertical direction is an effective region, which is defined as an effective working region 102A, and the effective working region 102A receives electrical energy such as a radio frequency signal as a bottom electrode. When applied to the resonance portion 1042 and the top electrode resonance portion 1071, vibration and resonance occur in the thickness direction (that is, the vertical direction) of the piezoelectric resonance layer 1051 due to the piezoelectric phenomenon generated in the piezoelectric resonance layer 1051, and the cavity 102. The other region is an invalid region 102B, which is a region that does not resonate due to the piezoelectric phenomenon even when electrical energy is applied to the top electrode layer 107 and the bottom electrode layer 104. The bulk acoustic thin film, which floats above the effective working region 102A and is composed of the bottom electrode resonance portion 1042, the piezoelectric resonance layer 1051 and the top electrode resonance portion 1071 stacked in order, corresponds to the vibration of the piezoelectric phenomenon of the piezoelectric resonance layer 1051. It is possible to output a radio frequency signal having a resonance frequency. Specifically, when electrical energy is applied to the top electrode resonance portion 1071 and the bottom electrode resonance portion 1042, a bulk acoustic wave is generated by the piezoelectric phenomenon generated in the piezoelectric resonance layer 1051. In this case, the generated bulk acoustic wave has not only a desirable longitudinal wave but also a parasitic transverse wave, and the transverse wave is blocked by the bottom electrode protrusion 1041 and restricted to the effective working region 102A, and propagates to the membrane layer at the outer periphery of the cavity. This prevents transverse waves from propagating to the membrane layer around the cavity, thereby improving acoustic wave loss, thereby improving the quality coefficient of the resonator and ultimately the performance of the device. be able to. Further, in this embodiment, since the top surface of the second sacrificial layer 106 and the top surface of the piezoelectric resonance layer 1051 are flush with each other, the bottom surface of the formed top electrode layer 107 is flush with the top surface. Also can be flush with each other, at which time the top electrode layer 107 extends flat over the entire range.

なお、ステップＳ６は、形成すべきキャビティ１０２の上方の全ての膜層が製作された後に、実行されてもよく、これによって、続いて、第１の犠牲層１０３及び第２の犠牲層１０６を用いて、キャビティ１０２が位置する空間及びその上に形成される底電極層１０４～頂電極層１０７で積層される膜層構造を保護することができ、キャビティ１０２が形成された後に、続いて後続のプロセスを行うときに引き起こされるキャビティの崩れリスクを回避する。また、ステップＳ６で形成される開放穴は、残されてもよく、それにより、後続の２つの基板の結合などのパッケージングプロセスで開放穴を密封し、さらにキャビティ１０２を密閉することができる。 It should be noted that step S6 may be performed after all the membrane layers above the cavity 102 to be formed have been made, thereby subsequently providing the first sacrificial layer 103 and the second sacrificial layer 106. It can be used to protect the space in which the cavity 102 is located and the film layer structure laminated by the bottom electrode layer 104 to the top electrode layer 107 formed on the cavity 102, and after the cavity 102 is formed, it is subsequently followed. Avoid the risk of cavity collapse caused when performing the process. Also, the open hole formed in step S6 may be left behind so that the open hole can be sealed and the cavity 102 can be further sealed in a subsequent packaging process such as coupling of two substrates.

なお、上記各実施例のバルク音響波共振器の製造方法のステップＳ１で、基板をエッチングして溝１０２’を形成し、溝１０２’を充填するプロセスにより、第１の犠牲層を一部の基板上に形成することにより、ステップＳ６で形成されるキャビティ１０２は、底部全体が前記基板に凹んだ溝構造であるが、本発明の技術的解決手段は、これに限られない。本発明の他の実施例のステップＳ１で、さらに膜層堆積とホトエッチング及びエッチングとの組み合わせプロセスにより、全体が基板上に突設される第１の犠牲層１０３を形成することにより、ステップＳ６で形成されるキャビティ１０２は、全体が前記基板面に突設されるキャビティ構造になり、具体的には、図２Ｄ及び図５を参照し、ステップＳ１で、キャビティ１０２を製作するための溝１０２’を提供される基板に形成せずに、まずベース１００の面のエッチング保護層１０１に第１の犠牲層１０３を被覆し、次にホトエッチングとエッチングの組合せプロセスにより、第１の犠牲層１０３をパターニングし、領域１０２上に被覆される第１の犠牲層１０３のみを残し、さらに第１の犠牲層１０３を一部の基板上に形成し、該第１の犠牲層１０３は、上から下に広くなる構造であってもよく、第１の犠牲層１０３の厚さにより、この後に形成されるキャビティ１０２の深さを決めた後に、犠牲突出１０３’を製作するための犠牲材料層を第１の犠牲層１０３及び基板に被覆し、次にホトエッチングとエッチングの組合せプロセスにより、犠牲突出１０３’を一部の第１の犠牲層１０３上に形成する。該実施例では、形成される底電極の外周部１０４３、底電極ブリッジ部１０４０、圧電外周部１０５０、頂電極の外周部１０７２、頂電極ブリッジ部１０７０の対応する側壁は突出する第１の犠牲層１０３に適応するように変形し、縦断面がいずれも「Ｚ」字状構造になる必要があるほか、後続のステップは、図４Ａ～図４Ｈに示す実施例のバルク音響波共振器の製造方法での対応する部分と完全に同じであり、ここで詳しく説明しない。このとき、頂電極層１０７のキャビティ１０２の上方に位置する部分が平坦に延在しており、すなわち、頂電極ブリッジ部１０７０のキャビティの上方（第１の犠牲層１０３の側壁に対応する部分を含まない）に位置する頂面と、頂電極共振部１０７１の頂面とが面一にされ、頂電極ブリッジ部１０７０のキャビティの上方（第１の犠牲層１０３の側壁に対応する部分を含まない）に位置する底面と、頂電極共振部１０７１の底面とが面一にされる。 In step S1 of the method for manufacturing the bulk acoustic wave resonator of each of the above embodiments, the first sacrificial layer is partially formed by the process of etching the substrate to form the groove 102'and filling the groove 102'. The cavity 102 formed in step S6 by being formed on the substrate has a groove structure in which the entire bottom portion is recessed in the substrate, but the technical solution of the present invention is not limited to this. In step S1 of another embodiment of the present invention, further, by forming a first sacrificial layer 103 that is entirely projected onto the substrate by a combination process of film layer deposition and photoetching and etching, step S6. The cavity 102 formed in the above has a cavity structure in which the entire cavity 102 is projected onto the substrate surface. Specifically, with reference to FIGS. 2D and 5, the groove 102 for manufacturing the cavity 102 in step S1. The first sacrificial layer 103 is first coated on the etching protective layer 101 on the surface of the base 100 without forming the'on the provided substrate, and then by the combined process of photoetching and etching. The first sacrificial layer 103 is formed on a part of the substrate, and the first sacrificial layer 103 is formed from the top to the bottom. After determining the depth of the cavity 102 formed thereafter by the thickness of the first sacrificial layer 103, a sacrificial material layer for manufacturing the sacrificial protrusion 103'is provided. The sacrificial layer 103 and the substrate of 1 are coated, and then the sacrificial protrusion 103'is formed on a part of the first sacrificial layer 103 by a combined process of photoetching and etching. In this embodiment, the corresponding side walls of the formed bottom electrode outer peripheral portion 1043, bottom electrode bridge portion 1040, piezoelectric outer peripheral portion 1050, top electrode outer peripheral portion 1072, and top electrode bridge portion 1070 project a first sacrificial layer. It is necessary to be deformed to adapt to 103 so that all the vertical sections have a "Z" -shaped structure, and the subsequent step is the method for manufacturing the bulk acoustic wave resonator of the embodiment shown in FIGS. 4A to 4H. It is exactly the same as the corresponding part in, and will not be explained in detail here. At this time, the portion of the top electrode layer 107 located above the cavity 102 extends flatly, that is, the portion above the cavity of the top electrode bridge portion 1070 (the portion corresponding to the side wall of the first sacrificial layer 103). The top surface located on the top surface (not included) and the top surface of the top electrode resonance portion 1071 are flush with each other, and do not include the portion above the cavity of the top electrode bridge portion 1070 (the portion corresponding to the side wall of the first sacrificial layer 103). ) And the bottom surface of the top electrode resonance portion 1071 are flush with each other.

本発明のバルク音響波共振器は、好ましくは、本発明のバルク音響波共振器の製作方法を用いることで、底電極ブリッジ部、底電極突出部及び底電極共振部を同じプロセスで製作し、頂電極ブリッジ部、及び頂電極共振部を同じプロセスで製作し、さらにプロセスを簡略化し、製作コストを低減させる。 The bulk acoustic wave resonator of the present invention preferably uses the method for manufacturing the bulk acoustic wave resonator of the present invention to manufacture the bottom electrode bridge portion, the bottom electrode protrusion portion, and the bottom electrode resonator portion by the same process. The top electrode bridge part and the top electrode resonance part are manufactured by the same process, further simplifying the process and reducing the manufacturing cost.

当然ながら、当業者は、本発明の要旨および範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更および修正を行うことができる。このように、本発明のこれらの修正および変形が本発明の特許請求の範囲およびそれらの同等の技術の範囲に属すると、本発明はこれらの修正および変形を含むことを意図する。 Of course, one of ordinary skill in the art can make various changes and modifications to the invention without departing from the gist and scope of the invention. Thus, as these modifications and variations of the invention fall within the claims of the invention and their equivalent technology, the invention is intended to include these modifications and modifications.

１００ ベース
１０１ エッチング保護層
１０２ キャビティ
１０２’ 溝
１０２Ａ 有効作動領域
１０２Ｂ 無効領域
１０３ 第１の犠牲層
１０３’ 犠牲突出
１０４ 底電極層（すなわち、残りの底電極材料層）
１０４０ 底電極ブリッジ部
１０４１ 底電極突出部
１０４２ 底電極共振部
１０４３ 底電極の外周部
１０５ 圧電材料層
１０５０ 圧電外周部
１０５１ 圧電共振層（又は、圧電共振部と呼称される）
１０６ 第２の犠牲層
１０７ 頂電極層（すなわち、残りの頂電極材料層）
１０７０ 頂電極ブリッジ部
１０７１ 頂電極共振部
１０７２ 頂電極の外周部 100 Base 101 Etching protection layer 102 Cavity 102'Groove 102A Effective working area 102B Invalid area 103 First sacrificial layer 103'Sacrificing protrusion 104 Bottom electrode layer (that is, the remaining bottom electrode material layer)
1040 Bottom electrode bridge part 1041 Bottom electrode protruding part 1042 Bottom electrode resonance part 1043 Outer peripheral part of bottom electrode 105 Piezoelectric material layer 1050 Hydraulic outer peripheral part 1051 Hydraulic resonance layer (or called piezoelectric resonance part)
106 Second sacrificial layer 107 Top electrode layer (ie, remaining top electrode material layer)
1070 Top electrode bridge part 1071 Top electrode resonance part 1072 Outer peripheral part of top electrode

Claims (22)

バルク音響波共振器であって、
基板と、
前記基板上に設けられる底電極層であって、前記底電極層と前記基板との間にキャビティが形成され、前記底電極層は、前記キャビティの領域に位置するとともに、前記キャビティの底面から離れる方向に突出する底電極突出部を有する底電極層と、
前記キャビティの上方の前記底電極層上に形成される圧電共振層であって、前記底電極突出部が前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在しているとともに、前記圧電共振層によって露出される圧電共振層と、
前記圧電共振層上に形成され、前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在している頂電極層とを含む、ことを特徴とするバルク音響波共振器。 It is a bulk acoustic wave resonator,
With the board
A bottom electrode layer provided on the substrate, in which a cavity is formed between the bottom electrode layer and the substrate, and the bottom electrode layer is located in the region of the cavity and is separated from the bottom surface of the cavity. A bottom electrode layer having a bottom electrode protrusion protruding in the direction,
A piezoelectric resonance layer formed on the bottom electrode layer above the cavity, in which the bottom electrode protrusion extends in the peripheral direction surrounding the piezoelectric resonance layer and is exposed by the piezoelectric resonance layer. Piezoelectric resonance layer and
A bulk acoustic wave resonator, comprising a top electrode layer formed on the piezoelectric resonance layer and having a portion located above the cavity extending flatly. 前記底電極層は、底電極共振部及び底電極ブリッジ部をさらに含み、
前記底電極共振部と前記圧電共振層とが重なり、
前記底電極突出部は、前記底電極共振部を囲んだ周辺方向に延在しており、前記底電極共振部に接続され、
前記底電極ブリッジ部は、一端が前記底電極突出部に接続され、他端が前記キャビティの外周における前記基板上に当接し、
前記頂電極層は、相互に接続される頂電極共振部及び頂電極ブリッジ部を含み、
前記頂電極共振部の頂面が平坦であるとともに前記圧電共振層と重なり、
前記頂電極ブリッジ部が前記頂電極共振部の一側から前記キャビティの外周における一部の前記基板の上方まで平坦に延在しており、
前記底電極ブリッジ部と前記頂電極ブリッジ部とは、相互にずれる、ことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響波共振器。 The bottom electrode layer further includes a bottom electrode resonance portion and a bottom electrode bridge portion.
The bottom electrode resonance portion and the piezoelectric resonance layer overlap each other,
The bottom electrode protrusion extends in the peripheral direction surrounding the bottom electrode resonance portion, and is connected to the bottom electrode resonance portion.
One end of the bottom electrode bridge portion is connected to the bottom electrode protrusion, and the other end abuts on the substrate on the outer periphery of the cavity.
The top electrode layer includes a top electrode resonance portion and a top electrode bridge portion connected to each other.
The top surface of the top electrode resonance portion is flat and overlaps with the piezoelectric resonance layer.
The top electrode bridge portion extends flatly from one side of the top electrode resonance portion to above a part of the substrate on the outer periphery of the cavity.
The bulk acoustic wave resonator according to claim 1, wherein the bottom electrode bridge portion and the top electrode bridge portion are displaced from each other. 前記底電極共振部及び前記頂電極共振部がいずれも多角形である、ことを特徴とする請求項２に記載のバルク音響波共振器。 The bulk acoustic wave resonator according to claim 2, wherein both the bottom electrode resonance portion and the top electrode resonance portion are polygonal. 前記底電極突出部は、前記底電極共振部の辺に沿って設けられるとともに、前記底電極ブリッジ部と前記底電極共振部とが位置合わせされる領域に少なくとも設けられる、ことを特徴とする請求項３に記載のバルク音響波共振器。 The bottom electrode protruding portion is provided along the side of the bottom electrode resonance portion, and is provided at least in a region where the bottom electrode bridge portion and the bottom electrode resonance portion are aligned. Item 3. The bulk acoustic wave resonator according to Item 3. 前記底電極突出部は、前記キャビティの上方において、少なくとも前記頂電極ブリッジ部と相互にずれ、又は、前記底電極突出部は、前記底電極共振部の全周を囲んでいる、ことを特徴とする請求項４に記載のバルク音響波共振器。 The bottom electrode protrusion is characterized in that, above the cavity, at least the top electrode bridge portion is displaced from each other, or the bottom electrode protrusion portion surrounds the entire circumference of the bottom electrode resonance portion. The bulk acoustic wave resonator according to claim 4. 前記底電極突出部、前記底電極ブリッジ部及び前記底電極共振部は、同じ膜層で形成され、
前記頂電極ブリッジ部及び前記頂電極共振部は、同じ膜層で形成される、ことを特徴とする請求項２に記載のバルク音響波共振器。 The bottom electrode protrusion, the bottom electrode bridge portion, and the bottom electrode resonance portion are formed of the same film layer.
The bulk acoustic wave resonator according to claim 2, wherein the top electrode bridge portion and the top electrode resonance portion are formed of the same membrane layer. 前記底電極ブリッジ部は、自体が位置する前記キャビティの一部の上方において、前記キャビティを完全にカバーし、前記頂電極ブリッジ部の幅方向に、前記頂電極ブリッジ部と重ならない、ことを特徴とする請求項４に記載のバルク音響波共振器。 The bottom electrode bridge portion is characterized in that it completely covers the cavity above a part of the cavity in which it is located and does not overlap with the top electrode bridge portion in the width direction of the top electrode bridge portion. The bulk acoustic wave resonator according to claim 4. 前記底電極突出部と前記圧電共振層との間の水平距離は、前記底電極突出部を製造するプロセスにおいて許容される最小距離である、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のバルク音響波共振器。 One of claims 1 to 7, wherein the horizontal distance between the bottom electrode protrusion and the piezoelectric resonance layer is the minimum distance allowed in the process of manufacturing the bottom electrode protrusion. The bulk acoustic wave resonator described in the section. 前記底電極突出部の側壁が前記圧電共振層の底面に対して傾斜する、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のバルク音響波共振器。 The bulk acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to 7, wherein the side wall of the bottom electrode protrusion is inclined with respect to the bottom surface of the piezoelectric resonance layer. 前記底電極突出部の側壁と前記圧電共振層の底面との間の角度が４５度以下である、ことを特徴とする請求項９に記載のバルク音響波共振器。 The bulk acoustic wave resonator according to claim 9, wherein the angle between the side wall of the bottom electrode protrusion and the bottom surface of the piezoelectric resonance layer is 45 degrees or less. 前記底電極突出部の線幅は、前記底電極突出部を製造するプロセスにおいて許容される最小線幅である、ことを特徴とする請求項１～７又は請求項１０のいずれか１項に記載のバルク音響波共振器。 The line width of the bottom electrode protrusion is the minimum line width allowed in the process of manufacturing the bottom electrode protrusion, according to any one of claims 1 to 7 or 10. Bulk acoustic wave resonator. 前記キャビティは、底部全体が前記基板に凹んだ溝構造であり、又は、突起全体が前記基板の表面に設けられるキャビティ構造である、ことを特徴とする請求項１～７又は請求項１０のいずれか１項に記載のバルク音響波共振器。 The cavity has a groove structure in which the entire bottom portion is recessed in the substrate, or a cavity structure in which the entire protrusion is provided on the surface of the substrate, according to any one of claims 1 to 7 or 10. The bulk acoustic wave resonator according to claim 1. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つのバルク音響波共振器を備える、ことを特徴とするフィルタ。 A filter comprising at least one bulk acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to 12. 請求項１３に記載の少なくとも１つのフィルタを備える、ことを特徴とする無線周波数通信システム。 A radio frequency communication system comprising at least one filter according to claim 13. バルク音響波共振器の製造方法であって、
基板を提供し、犠牲突出を有する第１の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップと、
底電極層を前記第１の犠牲層上に形成し、前記犠牲突出の表面を被覆する前記底電極層の部分を底電極突出部として形成するステップと、
圧電共振層を前記底電極層上に形成するステップであって、前記底電極突出部が前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在するとともに、前記圧電共振層によって露出されるステップと、
前記圧電共振層の頂面と面一にされる第２の犠牲層を前記圧電共振層の周囲において露出する領域に形成するステップと、
頂電極層を前記圧電共振層及び前記圧電共振層の周囲における一部の前記第２の犠牲層上に形成するステップと、
前記第２の犠牲層及び前記犠牲突出を有する前記第１の犠牲層を除去し、前記第２の犠牲層及び前記第１の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記底電極突出部が前記圧電共振層の外周における前記キャビティの領域に位置し、前記頂電極層の前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在しているステップとを含む、ことを特徴とするバルク音響波共振器の製造方法。 It is a manufacturing method of bulk acoustic wave resonators.
A step of providing a substrate and forming a first sacrificial layer with sacrificial protrusions on some of the substrates.
A step of forming the bottom electrode layer on the first sacrificial layer and forming a portion of the bottom electrode layer covering the surface of the sacrificial protrusion as a bottom electrode protrusion.
A step of forming the piezoelectric resonance layer on the bottom electrode layer, wherein the bottom electrode protrusion extends in the peripheral direction surrounding the piezoelectric resonance layer and is exposed by the piezoelectric resonance layer.
A step of forming a second sacrificial layer flush with the top surface of the piezoelectric resonance layer in an exposed region around the piezoelectric resonance layer.
A step of forming the top electrode layer on the piezoelectric resonance layer and a part of the second sacrificial layer around the piezoelectric resonance layer.
A step of removing the second sacrificial layer and the first sacrificial layer having the sacrificial protrusion and forming a cavity at the positions of the second sacrificial layer and the first sacrificial layer, wherein the bottom electrode is used. The bulk comprises a step in which the protrusion is located in the region of the cavity on the outer periphery of the piezoelectric resonant layer and the portion of the top electrode layer above the cavity extends flat. Manufacturing method of acoustic wave resonator. 前記犠牲突出を有する前記第１の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップは、前記基板をエッチングすることにより、溝を前記基板に形成するステップと、前記第１の犠牲層を形成して前記溝に充填するステップと、前記第１の犠牲層及び前記基板に犠牲材料層を被覆し、前記犠牲材料層をパターニングすることにより、前記犠牲突出を一部の前記第１の犠牲層に突設するように形成するステップとを含み、又は、
前記犠牲突出を有する前記第１の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップは、前記第１の犠牲層を前記基板に被覆するステップと、前記第１の犠牲層をパターニングすることにより、前記第１の犠牲層を一部の前記基板に突設するように形成するステップと、前記第１の犠牲層及び前記基板に前記犠牲材料層を被覆し、前記犠牲材料層をパターニングすることにより、前記犠牲突出を一部の前記第１の犠牲層に突設するように形成するステップとを含む、ことを特徴とする請求項１５に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 The step of forming the first sacrificial layer having the sacrificial protrusion on a part of the substrate is a step of forming a groove on the substrate by etching the substrate and forming the first sacrificial layer. By coating the first sacrificial layer and the substrate with the sacrificial material layer and patterning the sacrificial material layer, the sacrificial protrusion is partially covered with the first sacrificial layer. Includes, or includes, a step of forming to project into
The step of forming the first sacrificial layer having the sacrificial protrusion on a part of the substrate is a step of coating the substrate with the first sacrificial layer and patterning the first sacrificial layer. A step of forming the first sacrificial layer so as to project from a part of the substrate, and covering the first sacrificial layer and the substrate with the sacrificial material layer to pattern the sacrificial material layer. 15. The method of manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to claim 15, further comprising forming the sacrificial protrusion so as to project onto a portion of the first sacrificial layer. 前記第２の犠牲層及び前記犠牲突出を有する前記第１の犠牲層を除去するステップは、
前記頂電極層を形成した後に、少なくとも一部の前記第２の犠牲層、一部の前記犠牲突出、又は、前記犠牲突出以外の一部の前記第１の犠牲層を露出する少なくとも１つの開放穴を形成するステップと、
前記開放穴にガス及び／又は薬液を導入することにより、前記第２の犠牲層及び前記犠牲突出を有する前記第１の犠牲層を除去するステップとを含む、ことを特徴とする請求項１５に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 The step of removing the second sacrificial layer and the first sacrificial layer having the sacrificial protrusion is
After forming the apex electrode layer, at least one opening that exposes at least a part of the second sacrificial layer, a part of the sacrificial protrusion, or a part of the first sacrificial layer other than the sacrificial protrusion. The steps to form the holes and
15. The fifteenth aspect of the present invention includes a step of removing the second sacrificial layer and the first sacrificial layer having the sacrificial protrusion by introducing a gas and / or a chemical solution into the opening hole. The method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to the description. 前記底電極層を形成するステップは、底電極材料層を前記犠牲突出を有する前記第１の犠牲層に被覆するように堆積するステップと、前記底電極材料層をパターニングすることにより、順に接続される底電極ブリッジ部、前記底電極突出部及び底電極共振部を形成するステップであって、前記底電極共振部と前記圧電共振層とが重なり、前記底電極突出部と背向する前記底電極ブリッジ部の一端が前記キャビティの外周における前記基板上に当接するステップとを含む、ことを特徴とする請求項１５～１７のいずれか１項に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 The steps for forming the bottom electrode layer are sequentially connected by a step of depositing the bottom electrode material layer so as to cover the first sacrificial layer having the sacrificial protrusion and a step of patterning the bottom electrode material layer. In the step of forming the bottom electrode bridge portion, the bottom electrode protrusion portion, and the bottom electrode resonance portion, the bottom electrode resonance portion overlaps with the piezoelectric resonance layer, and the bottom electrode faces back to the bottom electrode protrusion portion. The method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to any one of claims 15 to 17, further comprising a step in which one end of a bridge portion abuts on the substrate at the outer periphery of the cavity. 前記頂電極層を形成するステップは、頂電極材料層を前記第２の犠牲層及び前記圧電共振層上に被覆するように堆積するステップと、前記頂電極材料層を頂面平坦化するステップと、前記頂電極材料層をパターニングすることにより、順に接続される頂電極ブリッジ部及び頂電極共振部を形成するステップであって、前記頂電極共振部と前記圧電共振層とが重なり、前記頂電極共振部と背向する前記頂電極ブリッジ部の一側が前記キャビティの外周における一部の前記基板の上方まで平坦に延在しており、前記頂電極ブリッジ部と前記底電極ブリッジ部とは、相互にずれるステップとを含む、ことを特徴とする請求項１８に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 The steps for forming the top electrode layer include a step of depositing the top electrode material layer so as to cover the second sacrificial layer and the piezoelectric resonance layer, and a step of flattening the top electrode material layer on the top surface. In the step of forming the top electrode bridge portion and the top electrode resonance portion connected in order by patterning the top electrode material layer, the top electrode resonance portion and the piezoelectric resonance layer are overlapped with each other, and the top electrode is formed. One side of the top electrode bridge portion facing back to the resonance portion extends flatly above a part of the substrate on the outer periphery of the cavity, and the top electrode bridge portion and the bottom electrode bridge portion are mutually extended. The method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to claim 18, further comprising a step of shifting. 前記底電極共振部及び前記頂電極共振部がいずれも多角形であり、
前記底電極突出部は、前記底電極共振部の辺に沿って設けられるとともに、前記底電極ブリッジ部と前記底電極共振部とが位置合わせされる領域に少なくとも設けられ、
前記頂電極ブリッジ部は、前記頂電極共振部の辺に沿って設けられる、ことを特徴とする請求項１９に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 Both the bottom electrode resonance portion and the top electrode resonance portion are polygonal.
The bottom electrode protrusion is provided along the side of the bottom electrode resonance portion, and is provided at least in a region where the bottom electrode bridge portion and the bottom electrode resonance portion are aligned.
The method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to claim 19, wherein the top electrode bridge portion is provided along the side of the top electrode resonance portion. 前記底電極突出部と前記圧電共振層との間の水平距離は、前記底電極突出部を製造するプロセスにおいて許容される最小距離である、ことを特徴とする請求項１５～１７及び請求項１９～２０のいずれか１項に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 Claims 15 to 17 and 19 are characterized in that the horizontal distance between the bottom electrode protrusion and the piezoelectric resonance layer is the minimum distance allowed in the process of manufacturing the bottom electrode protrusion. The method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to any one of 20 to 20. 前記底電極突出部の線幅は、前記底電極突出部を製造するプロセスにおいて許容される最小線幅である、ことを特徴とする請求項１５～１７及び請求項１９～２０のいずれか１項に記載のバルク音響波共振器の製造方法。 One of claims 15 to 17 and claims 19 to 20, wherein the line width of the bottom electrode protrusion is the minimum line width allowed in the process of manufacturing the bottom electrode protrusion. The method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to the above.
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