JP2022518313A - 共振器及びその形成方法 - Google Patents
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Abstract
共振器及びその形成方法であって、共振器の形成方法は、第１基板に圧電積層構造を形成するステップであって、前記圧電積層構造が作業領域を含み、第１基板と接触する圧電積層構造の片面が第１表面である、ステップと、作業領域に圧電積層構造を覆う犠牲層を形成するステップと、第２基板を提供するステップと、第２基板に接着層を形成し、第２基板と接触する接着層の片面が第２表面であり、第２表面と反対する片面が第２裏面であるステップと、接着層の第２裏面を犠牲層及び犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせ、それによって接着層が犠牲層の側壁を覆い、且つ第２基板と圧電積層構造との間に充填されるステップと、第１基板を除去し、圧電積層構造の第１表面を露出するステップと、圧電積層構造を貫通する放出孔を形成し、又は、第２基板を貫通する放出孔を形成し、放出孔から犠牲層が露出するステップと、放出孔から犠牲層を除去し、キャビティを形成するステップと、を含む。本発明の実施例は、共振器の性能を向上させることに役立つ。【選択図】図8
Description
本発明の実施例は、半導体の分野に関し、特に共振器及びその形成方法に関する。
移動通信技術の発展に伴い、移動データの転送量も急速に増加している。このため、周波数リソースが限られており、且つ、可能な限り少ない移動通信装置を使用すべき、という前提の下で、無線基地局、マイクロ基地局、又は中継器などの無線電力送信装置の送信電力を向上させることが重要な問題となると共に、移動通信装置のフロントエンド回路におけるフィルタ電力に対する要求もますます高くなっている。
現在、無線基地局などの装置における大電力フィルタは主に空洞フィルタであり、その電力は百ワット以上に達することができ、また、一部の装置では誘電体フィルタも使用し、その平均電力は５ワット以上に達することができる。しかし、これらの２つのフィルタはいずれもサイズが大きく、無線周波数フロントエンドチップへの組み込みが困難である。
現在、半導体マイクロマシニングプロセス技術に基づくフィルムバルク音響共振器（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、ＦＢＡＲ）は、上記２つのフィルタの欠点をうまく克服することができる。ＦＢＡＲの動作周波数が高く、耐電力と品質係数（Ｑ値）が高く、体積が小さく、集積化に役立ち、且つＦＢＡＲは、シリコンチッププロセスとの互換性と信頼性が高いなどという利点をさらに有する。
本出願は、共振器の性能を向上させる共振器及びその形成方法を提供する。
上記問題を解決するために、本発明は、共振器の形成方法を提供し、それは、
第１基板を提供し、
前記第１基板上に圧電積層構造を形成し、前記圧電積層構造が作業領域を含み、前記第１基板と接触する前記圧電積層構造の面は第１表面であり、
前記作業領域に前記圧電積層構造を覆う犠牲層を形成し、
第２基板を提供し、
前記第２基板上に接着層を形成し、前記接着層の前記第２基板と接触する面は第２表面であり、前記接着層の前記第２表面と後ろ合わせになる面は第２裏面であり、
前記接着層の前記第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造上に貼り合わせ、前記接着層は、前記犠牲層の側壁を覆うとともに前記第２基板と前記圧電積層構造との間に充填され、
前記貼り合わせを実現した後、前記第１基板を除去し、前記圧電積層構造の第１表面を露出させ、
前記圧電積層構造を貫通する放出孔を形成し、又は、前記第２基板を貫通する放出孔を形成し、前記犠牲層は前記放出孔から露出し、
前記放出孔から前記犠牲層を除去し、キャビティを形成する。
第１基板を提供し、
前記第１基板上に圧電積層構造を形成し、前記圧電積層構造が作業領域を含み、前記第１基板と接触する前記圧電積層構造の面は第１表面であり、
前記作業領域に前記圧電積層構造を覆う犠牲層を形成し、
第２基板を提供し、
前記第２基板上に接着層を形成し、前記接着層の前記第２基板と接触する面は第２表面であり、前記接着層の前記第２表面と後ろ合わせになる面は第２裏面であり、
前記接着層の前記第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造上に貼り合わせ、前記接着層は、前記犠牲層の側壁を覆うとともに前記第２基板と前記圧電積層構造との間に充填され、
前記貼り合わせを実現した後、前記第１基板を除去し、前記圧電積層構造の第１表面を露出させ、
前記圧電積層構造を貫通する放出孔を形成し、又は、前記第２基板を貫通する放出孔を形成し、前記犠牲層は前記放出孔から露出し、
前記放出孔から前記犠牲層を除去し、キャビティを形成する。
好ましくは、前記第１基板に、圧電積層構造を形成するステップの後、前記犠牲層を形成するステップの前に、前記共振器の形成方法は、前記作業領域の圧電積層構造内に第１溝を形成するステップ、をさらに含む。
好ましくは、前記圧電積層構造は、第１電極層と、前記第１電極層に設けられる圧電層と、前記圧電層に設けられる第２電極層と、を含み、前記第１基板と接触する前記第１電極層の片面が前記第１表面であり、前記第１溝を形成するステップにおいて、前記第１溝の底部から前記第１電極層が露出し、キャビティを形成した後、前記第１溝の開口が前記キャビティと連通する。
好ましくは、前記第１基板を除去し、前記圧電積層構造の第１表面を露出するステップの後、前記共振器の形成方法は、前記作業領域の圧電積層構造内に第２溝を形成するステップ、をさらに含む。
好ましくは、前記圧電積層構造は、第１電極層と、前記第１電極層に設けられる圧電層と、前記圧電層に設けられる第２電極層と、を含み、前記第２溝を形成するステップにおいて、前記第２溝の底部から前記第２電極層が露出し、前記キャビティを形成した後、前記第２溝と前記キャビティが前記第２電極層から分離される。
好ましくは、前記接着層を形成するプロセスは、スピンコーティングプロセスを含む。
好ましくは、前記接着層の材料は、変形可能な材料である。
好ましくは、前記接着層の材料は、ドライフィルム又は、ダイアタッチフィルムを含む。
好ましくは、ボンディングプロセスを採用し、前記貼り合わせを実現する。
好ましくは、前記ボンディングプロセスの温度は、５０℃～３００℃である。
好ましくは、前記接着層を形成するステップにおいて、前記接着層の厚さは、０．５μｍ～４０μｍである。
好ましくは、前記接着層の第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせるステップにおいて、前記犠牲層の上面と前記第２基板との間に一部の厚さのある前記接着層が保留される。
好ましくは、前記接着層を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせるステップにおいて、前記犠牲層の上面と前記第２基板との間に設けられる前記接着層の厚さは、０．５μｍ～３５μｍである。
好ましくは、前記第１基板を除去するステップは、
前記第１基板を研磨処理し、一部の厚さのある前記第１基板を除去するステップと、
前記第１基板を研磨処理した後、湿式エッチングプロセスを採用し、残りの前記第１基板を除去するステップと、を含む。
前記第１基板を研磨処理し、一部の厚さのある前記第１基板を除去するステップと、
前記第１基板を研磨処理した後、湿式エッチングプロセスを採用し、残りの前記第１基板を除去するステップと、を含む。
好ましくは、前記第１基板を研磨処理するプロセスは、化学機械研磨プロセスを含む。
好ましくは、前記第１基板に前記圧電積層構造を形成するステップの前に、前記共振器の形成方法は、
前記第１基板にバッファ層を形成するステップと、
前記第１基板を除去するステップにおいて、前記バッファ層を停止層として、前記第１基板を除去するステップと、を含み、
前記第１基板を除去するステップの後、前記共振器の形成方法は、前記バッファ層を除去するステップ、をさらに含む。
前記第１基板にバッファ層を形成するステップと、
前記第１基板を除去するステップにおいて、前記バッファ層を停止層として、前記第１基板を除去するステップと、を含み、
前記第１基板を除去するステップの後、前記共振器の形成方法は、前記バッファ層を除去するステップ、をさらに含む。
好ましくは、前記犠牲層を形成するステップは、
前記圧電積層構造に犠牲材料層を形成するステップと、
前記犠牲材料層を平坦化処理するステップと、
前記犠牲材料層を平坦化処理した後、前記犠牲材料層をパターニングし、前記作業領域に設けられる犠牲材料層を前記犠牲層として保留するステップ、を含む。
前記圧電積層構造に犠牲材料層を形成するステップと、
前記犠牲材料層を平坦化処理するステップと、
前記犠牲材料層を平坦化処理した後、前記犠牲材料層をパターニングし、前記作業領域に設けられる犠牲材料層を前記犠牲層として保留するステップ、を含む。
それに応じて、本発明は、共振器をさらに提供し、
基板と、
前記基板に設けられる接着層と、
前記接着層に設けられ、作業領域を含む圧電積層構造であって、前記作業領域に設けられる圧電積層構造と前記接着層がキャビティに囲んで、前記キャビティの側壁から前記接着層が露出する、圧電積層構造と、
前記キャビティと連通し、且つ前記圧電積層構造を貫通する放出孔、又は、前記基板を貫通する放出孔と、を含む。
基板と、
前記基板に設けられる接着層と、
前記接着層に設けられ、作業領域を含む圧電積層構造であって、前記作業領域に設けられる圧電積層構造と前記接着層がキャビティに囲んで、前記キャビティの側壁から前記接着層が露出する、圧電積層構造と、
前記キャビティと連通し、且つ前記圧電積層構造を貫通する放出孔、又は、前記基板を貫通する放出孔と、を含む。
好ましくは、前記接着層の材料は、変形可能な材料である。
好ましくは、前記接着層の材料は、ドライフィルム又は、ダイアタッチフィルムを含む。
好ましくは、前記圧電積層構造は、第２電極層と、前記第２電極層に設けられる圧電層と、前記圧電層に設けられる第１電極層と、を含み、
前記第２電極層と反対する前記第１電極層の片面が第１表面であり、
前記第１電極層と反対する前記第２電極層の片面が第１裏面であり、
前記キャビティから前記第２電極層の第１裏面が露出する。
前記第２電極層と反対する前記第１電極層の片面が第１表面であり、
前記第１電極層と反対する前記第２電極層の片面が第１裏面であり、
前記キャビティから前記第２電極層の第１裏面が露出する。
好ましくは、前記共振器は、
前記圧電積層構造に設けられ、その開口が前記キャビティと連通し、その底部から前記第１電極層が露出する第１溝、をさらに含む。
前記圧電積層構造に設けられ、その開口が前記キャビティと連通し、その底部から前記第１電極層が露出する第１溝、をさらに含む。
好ましくは、前記共振器は、
前記圧電積層構造に設けられ、その底部から前記第２電極層が露出し、且つ前記キャビティとは、前記第２電極層から分離される第２溝、をさらに含む。
前記圧電積層構造に設けられ、その底部から前記第２電極層が露出し、且つ前記キャビティとは、前記第２電極層から分離される第２溝、をさらに含む。
従来技術と比較すると、本発明の技術的解決手段は、以下のような利点を有する。本発明の実施例に係る共振器の形成方法では、前記第１基板に圧電積層構造を形成した後、前記作業領域に前記圧電積層構造を覆う犠牲層を形成し、続いて前記接着層の第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせ、それによって接着層が前記犠牲層の側壁を覆い、且つ第２基板と圧電積層構造との間に充填され、貼り合わせを実現し、続いて前記第１基板を除去し、前記放出孔を形成し、且つ前記放出孔から犠牲層を除去し、キャビティを形成する。本発明の実施例は、前記圧電積層構造を形成する時、前記第１基板の外面に犠牲層が形成されておらず、前記第１基板の外面の平坦性が高く、第１基板に前記圧電積層構造を形成するために良好なインタフェースを提供し、さらに前記圧電積層構造における各フィルム層の形成品質を向上させることに役立ち、例えば、圧電積層構造における各フィルム層の厚さの整合性、格子配向の整合性、フィルムの連続性等を向上させることに役立ち、それに応じて共振器の性能を向上させることに役立ち、また、本発明は、前記接着層の可塑性をさらに利用し、第２基板を突起構造が形成された第１基板に貼り合わせ、それに応じて犠牲層への封止を実現し、それによりキャビティを形成する利便性及び操作可能性の向上に役立ち、さらにコストの節約に役立つ。
背景技術から、従来のフィルムバルク音波共振器（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ ＡｃｏｕｓｔｉｃＲｅｓｏｎａｔｏｒ、ＦＢＡＲ）が広く利用されていることが分かった。しかし、現在形成されている共振器の性能は高くない。
具体的には、従来のフィルムバルク音響共振器の製造プロセスは、一般的には、基板に溝を形成し、溝内に犠牲層を形成し、続いて犠牲層に圧電積層構造を順次形成し、溝内の圧電積層構造を放出するために、一般的には、前記圧電積層構造を貫通する放出孔を形成する必要があり、該放出孔を利用し、溝内の犠牲材料層を除去し、最終的にキャビティを形成する。
ここで、犠牲層を形成するステップは、一般的には、溝内に犠牲材料層を形成し、犠牲材料層をさらに基板に形成するステップと、基板よりも高い犠牲材料層を研磨して除去し、溝内に設けられる残りの犠牲材料層を前記犠牲層とするステップと、を含む。
しかし、犠牲層と基板は、材料が異なり、犠牲層の材料と基板の材料は、硬度と機械的強度が異なり、例えば、犠牲層が除去しやすい材料である一方、犠牲層が柔らかい材料であるので、基板よりも高い犠牲材料層を研磨して除去する時、犠牲材料層の上部が速く研磨され、犠牲層の上部と基板の外面との高さの整合性が低くなり、例えば、犠牲層の上部に凹みが生じやすくなり、犠牲層の上部と基板の上面との間に段差が生じやすくなり、このため、犠牲層と基板の外面との平坦性や高さの整合性が低く、さらに圧電積層構造のフィルム成長品質に影響を与えやすくなり、例えば、圧電積層構造内の各フィルム層の格子配向の整合性、厚さの整合性、フィルムの連続性等に影響を与え、さらに共振器の性能を低下させやすくなる。
前記技術的問題を解決するために、本発明は、共振器の形成方法を提供し、それは、
第１基板を提供するステップと、
前記第１基板に圧電積層構造を形成するステップであって、前記圧電積層構造が作業領域を含み、前記第１基板と接触する前記圧電積層構造の片面が第１表面であるステップと、
前記作業領域に前記圧電積層構造を覆う犠牲層を形成するステップと、
第２基板を提供するステップと、
前記第２基板に接着層を形成するステップであって、前記第２基板と接触する前記接着層の片面が第２表面であり、前記第２表面と反対する前記接着層の片面が第２裏面であるステップと、
前記接着層の第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせ、それによって接着層が前記犠牲層の側壁を覆い、且つ第２基板と圧電積層構造との間に充填されるステップと、
前記貼り合わせを実現した後、前記第１基板を除去し、前記圧電積層構造の第１表面を露出するステップと、
前記圧電積層構造を貫通する放出孔を形成し、又は、前記第２基板を貫通する放出孔を形成し、前記放出孔から前記犠牲層が露出するステップと、
前記放出孔から前記犠牲層を除去し、キャビティを形成するステップと、を含む。
第１基板を提供するステップと、
前記第１基板に圧電積層構造を形成するステップであって、前記圧電積層構造が作業領域を含み、前記第１基板と接触する前記圧電積層構造の片面が第１表面であるステップと、
前記作業領域に前記圧電積層構造を覆う犠牲層を形成するステップと、
第２基板を提供するステップと、
前記第２基板に接着層を形成するステップであって、前記第２基板と接触する前記接着層の片面が第２表面であり、前記第２表面と反対する前記接着層の片面が第２裏面であるステップと、
前記接着層の第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせ、それによって接着層が前記犠牲層の側壁を覆い、且つ第２基板と圧電積層構造との間に充填されるステップと、
前記貼り合わせを実現した後、前記第１基板を除去し、前記圧電積層構造の第１表面を露出するステップと、
前記圧電積層構造を貫通する放出孔を形成し、又は、前記第２基板を貫通する放出孔を形成し、前記放出孔から前記犠牲層が露出するステップと、
前記放出孔から前記犠牲層を除去し、キャビティを形成するステップと、を含む。
本発明の実施例に係る共振器の形成方法では、前記第１基板に圧電積層構造を形成した後、前記作業領域に前記圧電積層構造を覆う犠牲層を形成し、続いて前記接着層の第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせ、それによって接着層が前記犠牲層の側壁を覆い、且つ第２基板と圧電積層構造との間に充填され、貼り合わせを実現し、続いて前記第１基板を除去し、前記放出孔を形成し、且つ前記放出孔から犠牲層を除去し、キャビティを形成する。本発明の実施例は、前記圧電積層構造を形成する時、前記第１基板の外面に犠牲層が形成されておらず、前記第１基板の外面の平坦性が高く、第１基板に前記圧電積層構造を形成するために良好なインタフェースを提供し、さらに前記圧電積層構造における各フィルム層の形成品質を向上させることに役立ち、例えば、圧電積層構造における各フィルム層の厚さの整合性、格子配向の整合性、フィルムの連続性等を向上させることに役立ち、さらに、共振器の性能を向上させることに役立ち、また、本発明は、前記接着層の可塑性をさらに利用し、突起構造が形成された第１基板に第２基板を貼り合わせ、それに応じて犠牲層への封止を実現し、それによりキャビティを形成する利便性及び操作可能性の向上に役立ち、さらにコストの節約に役立つ。
本発明の上記目的、特徴、及び利点をより明確に理解できるようにするために、以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１～図１３は、本発明の共振器の形成方法の一実施例における各ステップに対応する概略構成図である。
図１を参照すると、第１基板１００を提供する。
前記第１基板１００は、後続のプロセス工程にプロセスプラットフォームを提供する。
本実施例では、前記第１基板１００は、バルクシリコン基板のような任意の適切な半導体基板であってもよく、以下に記載されている材料のうちの少なくとも１つであってもよい：ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ、Ｓｉｃ、ＳｉＧｅＣ、ＴｎＡｓ、ＧａＡｓ、Ｉｎｐ又はその他のＩＩＩ族及びＶ族化合物半導体、さらにこれらの半導体からなる多層構造などを含み、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ーＳｉＧｅＯＩ）、シリコンゲルマニウムオンインシュレータ（ＳｉＧｅ０１）及びゲルマニウムオンインシュレータ（ＧｅＯＩ）であってもよく、又は両面研磨シリコンウェハ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ、ＤＳＰ）であってもよく、アルミナなどのセラミック基板、石英又はガラス基板などであってもよい。
後続には、第１基板１００に圧電積層構造を形成するステップをさらに含み、本実施例では、前記第１基板１００に前記圧電積層構造を形成するステップの前に、前記共振器の形成方法は、前記第１基板１００にバッファ層１０５を形成するステップをさらに含む。
前記バッファ層１０５は、前記第１基板１００の外面のインタフェースの品質を改善し、且つ後続の圧電積層構造と第１基板１００との間の遷移層として用いられ、それにより後続の圧電積層構造の成長整合性、及び第１基板１００と圧電積層構造体との間の密着性を向上させる。且つ、後続には第２基板に接着層を形成し、且つ接着層を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に接着するステップの後、前記共振器の形成方法は、前記第１基板１００を除去するステップであって、前記バッファ層１０５は、さらに前記第１基板１００を除去するステップにおいて、停止層として用いられ、それにより第１基板１００を除去する困難性を低減させ、且つ後続に第１基板１００を除去するプロセスが圧電積層構造に影響を与えることを防止することに役立つステップをさらに含む。
前記バッファ層１０５の材料は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物のうちの１つ又は複数であってもよい。本実施例では、前記バッファ層１０５の材料は酸化シリコンである。
本実施例では、堆積プロセスを採用して前記バッファ層１０５を形成する。具体的には、前記堆積プロセスは、化学気相堆積プロセスや原子層堆積プロセスなどであってもよい。
引き続き図１を参照すると、前記第１基板１００に圧電積層構造１３０を形成し、前記圧電積層構造１３０が作業領域１００ｓを含み、前記第１基板１００と接触する前記圧電積層構造１３０の片面が第１表面１３０ａである。
前記圧電積層構造１３０は、電気信号と音響信号との間の相互変換を実現し、それにより共振器が信号に対してフィルタ処理を行うために用いられる。
本実施例では、前記圧電積層構造１３０は作業領域１００ｓを含み、前記作業領域１００ｓは共振器がフィルタ機能を実現するために用いられる有効な作業領域を含み、後続には前記作業領域１００ｓにキャビティを形成する。
本実施例では、前記圧電積層構造１３０は、第１電極層１１０と、前記第１電極層１１０に設けられる圧電層１１５と、前記圧電層１１５に設けられる第２電極層１２０と、を含み、前記第１基板１００と接触する前記第１電極層１１０の片面が前記第１表面１３０ａである。
後続のステップは、前記作業領域１００ｓに前記圧電積層構造１３０を覆う犠牲層を形成するステップをさらに含む。本実施例では、まず前記第１基板１００に前記圧電積層構造１３０を形成し、前記圧電積層構造体１３０を形成する過程において、前記第１基板１００に犠牲層が形成されておらず、前記第１基板１００の外面の平坦性が高く、圧電積層構造１３０を形成するために良好なインタフェースを提供し、さらに前記圧電積層構造１３０における第１電極層１１０、圧電層１１５及び第２電極層１２０の形成品質を向上させることに役立ち、例えば、圧電積層構造１３０における各フィルム層の厚さの整合性、格子配向の整合性、フィルムの連続性などを向上させることに役立ち、さらに、共振器の性能を向上させることに役立つ。
本実施例では、前記第１電極層１１０は下部電極（Ｂｏｔｔｏｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を形成するために用いられる。
前記第１電極層１１０の材料は、導電性材料又は半導体材料である。ここで、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、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｏ及びＷのうちの１つ又は複数である。前記半導体材料はＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣなどであってもよい。
本実施例では、物理気相堆積を採用して前記第１電極層１１０を形成することができる。
前記圧電層１１５の材料は圧電効果を有する圧電材料であり、すなわち、圧電材料は圧力作用を受ける時に両端面の間に電圧が現れる結晶材料であり、圧電材料の圧電効果を利用して機械振動（音波）と交流電流との相互変換を実現でき、さらに音響エネルギーと電気エネルギーとの変換を実現できる。
前記圧電層１１５の材料は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＮ、チタン酸ジルコン酸アルミニウム、チタン酸鉛などのウルツ鉱型結晶構造を有する圧電材料であってもよい。本実施例では、前記圧電層１１５の材料はＡｌＮである。
本実施例では、化学気相堆積プロセス、物理気相堆積プロセス又は原子層堆積プロセスなどの堆積プロセスを採用し、前記圧電層１１５を形成することができる。
本実施例では、前記第２電極層１２０は上部電極（ＴｏｐＥｌｅｃｔｒｏｄｅ）を形成するために用いられる。
前記第２電極層１２０の材料は、導電性材料又は半導体材料である。ここで、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、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｏ及びＷのうちの１つ又は複数である。前記半導体材料は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ又はＳｉＧｅＣなどであってもよい。
後続のステップは、前記作業領域１００ｓの圧電積層構造１３０に犠牲層を形成するステップをさらに含む。
図２及び図３を参照すると、本実施例では、前記第１基板１００に圧電積層構造１３０を形成した後、前記犠牲層を形成するステップの前に、前記共振器の形成方法は、前記作業領域１００ｓの圧電積層構造１３０内に第１溝１０を形成するステップ、をさらに含む。
前記第１溝１０は、音波を横方向に反射するために用いられ、それによりキャビティ内での音波の滞留時間を増やし、さらにエネルギーの散逸を低減させることに役立ち、それに応じて共振器の音響電気変換性能を向上させることに役立つ。他の実施例では、第１溝は共振器の活性領域のエッジを限定し、すなわち共振器が効果的に共振する領域のエッジを選択することために用いることができる。第１溝は、後続に作られる第２溝と共に、効果的に共振する領域を画定する。
本実施例では、第１溝１０を形成するステップにおいて、前記第１溝１０の底部から前記第１電極層１１０が露出する。
なお、図２を参照すると、本実施例では、前記圧電積層構造１３を形成するステップの後、前記第１溝１０を形成する前に、前記共振器の形成方法は、前記第２電極層１２０をパターニング処理し、前記作業領域１００ｓに設けられる一部の圧電層１１５を露出するステップをさらに含む。
前記第２電極層１２０をパターニング処理し、それにより上部電極を形成する。本実施例では、上部電極のパターンによって効果的に共振する領域のエッジを定義することもできる。
本実施例では、ドライエッチングプロセスを採用し、前記第２電極層１２０をパターニングする。
したがって、本実施例では、前記第１溝１０を形成するステップにおいて、前記第１溝１０が前記圧電層１１５を貫通し、且つ第１溝１０の底部から前記第１電極層１１０が露出する。
図４～図６を参照すると、前記作業領域１００ｓに前記圧電積層構造１３０を覆う犠牲層１４０を形成する。
前記犠牲層１４０は、後続にキャビティを形成するために空間的位置を占有するために用いられ、すなわち、後続には前記犠牲層１４０を除去することによって、前記犠牲層１４０の位置にキャビティを形成する。
したがって、前記犠牲層１４０の材料は除去しやすい材料であり、且つ後続に犠牲層１４０を除去するプロセスは前記圧電積層構造１３０に与える影響が小さく、また、前記犠牲層１４０の材料は、前記犠牲層１４０に高い被覆性を備えさせ、それにより前記作業領域１００ｓの圧電積層構造１３０を完全に覆うことを保証することができる。
前記犠牲層１４０の材料は、ＰＳＧ（リンドープ酸化シリコン）、ＬＴＯ（Ｌｉ2ＴｉＯ3、チタン酸リチウム）、ＢＰＳＧ（ボロンとリンがドープされた酸化シリコン）、Ｇｅ、フォトレジスト、多結晶シリコン又はアモルファスカーボンなどの材料を含む。本実施例では、前記犠牲層１４０の材料はＰＳＧである。
本実施例では、前記犠牲層１４０を形成するステップにおいて、前記犠牲層１４０はさらに前記第１溝１０内に充填される。
本実施例では、前記犠牲層１４０を形成するステップは、以下のステップを含む。
図４に示すように、前記圧電積層構造１３０に犠牲材料層１２５を形成する。
前記犠牲材料層１２５は、犠牲層を形成するために用いられる。
本実施例では、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを採用して前記犠牲材料層１２５を形成する。
本実施例では、犠牲材料層１２５はさらに第１溝１０内に充填される。
図５に示すように、前記犠牲材料層１２５を平坦化処理する。
犠牲材料層１２５を平坦化処理することにより、犠牲材料層１２５の上面の平坦化を実現し、さらに後続の犠牲層の外面の平坦性を向上させる。
本実施例では、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを採用し、前記犠牲材料層１２５を平坦化処理する。
図６に示すように、前記犠牲材料層１２５を平坦化処理した後、前記犠牲材料層１２５をパターニングし、前記作業領域１００ｓに設けられる犠牲材料層を前記犠牲層１４０として保留する。
本実施例では、ドライエッチングプロセス、例えば、異方性ドライエッチングプロセスを採用し、前記犠牲材料層１２５をパターニングする。
図７を参照すると、第２基板２００を提供する。
後続のステップは第２基板２００に接着層を形成するステップと、前記接着層を前記犠牲層１４０及び前記犠牲層１４０から露出した圧電積層構造１３０に接着するステップとをさらに含む。
前記第２基板２００は、後続に接着層を形成し、前記接着層と犠牲層１４０との貼り合わせを実現するためにプロセスプラットフォームを提供するために用いられる。
本実施例では、前記第２基板２００は、バルクシリコン基板のような任意の適切な半導体基板であってもよく、以下に記載されている材料のうちの少なくとも１つであってもよい：ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ、Ｓｉｃ、ＳｉＧｅＣ、ＴｎＡｓ、ＧａＡｓ、Ｉｎｐ又はその他のＩＩＩ族及びＶ族化合物半導体、さらにこれらの半導体からなる多層構造などを含み、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ーＳｉＧｅＯＩ）、シリコンゲルマニウムオンインシュレータ（ＳｉＧｅ０１）及びゲルマニウムオンインシュレータ（ＧｅＯＩ）であってもよく、又は両面研磨シリコンウェハ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ、ＤＳＰ）であってもよく、アルミナなどのセラミック基板、石英又はガラス基板などであってもよい。
引き続き図７を参照すると、前記第２基板２００に接着層２１０を形成し、前記第２基板２００と接触する前記接着層２１０の片面が第２表面２０１ａであり、前記第２表面２１０ａと反対する前記接着層２１０の片面が第２裏面２１０ｂである。
後続のステップは、前記接着層２１０の第２裏面２１０ｂを前記犠牲層１４０及び前記犠牲層１４０から露出した圧電積層構造１３０に貼り合わせ、それによって接着層２１０が前記犠牲層１４０の側壁を覆い、且つ第２基板２００と圧電積層構造１３０との間に充填され、それにより前記接着層２１０によって前記犠牲層１４０を封止し、さらに後続に犠牲層１４０を除去した後、犠牲層１４０の位置にキャビティを形成することができるステップをさらに含む。
本実施例では、前記接着層２１０は、変形可能な材料である。具体的には、前記接着層２１０の材料は粘着力が高い有機材料であってもよく、それにより前記接着層２１０によって前記貼り合わせを実現することができる。
具体的には、前記接着層２１０は熱を受けて変形可能な材料であり、熱を受けて変形可能な前記接着層２１０は熱を受けると軟らかくなり、それにより前記接着層２１０に高い可塑性を備えさせ、後続に前記接着層２１０の第２裏面２１０ｂを前記犠牲層１４０及び前記犠牲層１４０から露出した圧電積層構造１３０に貼り合わせる時、前記接着層２１０は押出変形可能で、且つ第２基板２００と圧電積層構造１３０との間に充填可能であり、それにより接着層２１０によって第２基板２００を突起構造が形成された第１基板１００に貼り合わせることができ、それに応じて犠牲層１４０への封止を実現する。
本実施例では、前記接着層２１０の材料はドライフィルム（Ｄｒｙ ｆｉｌｍ）である。
ドライフィルムは、半導体チップパッケージ又はプリント配線板の製造に用いられる粘着性を有するフォトレジストフィルムであり、一実施例において、ドライフィルムフォトレジストの製造は、ポリエステルシート基材に無溶剤型フォトレジストを塗布し、ポリエチレンフィルムで被覆することである。使用時にポリエチレンフィルムを剥ぎ取り、無溶剤型フォトレジストを基版に押し当て、露光現像処理を行うことにより、ドライフィルムフォトレジスト内にパターンを形成することができる。
他の実施例では、前記接着層の材料は、ダイアタッチフィルム（Ｄｉｅ ａｔｔａｃｈ ｆｉｌｍ、ＤＡＦ）のような、より高い粘着性を有する他の有機材料であってもよい。
本実施例では、前記接着層２１０を形成するプロセスは、スピンコーティングプロセスを含む。
なお、後続のステップは、前記接着層２１０の第２裏面２１０ｂを前記犠牲層１４０及び前記犠牲層１４０から露出した圧電積層構造１３０に貼り合わせ、前記接着層２１０は前記犠牲層１４０を封止することができる必要があるため、前記接着層２１０を形成するステップにおいて、前記接合層２１０の厚さは、前記犠牲層１４０の厚さに応じて決定する必要がある。本実施例では、前記接着層２１０の厚さは、後続の犠牲層１４０の厚さよりも大きくする必要がある。
本実施例では、前記接着層２１０を形成するステップにおいて、前記接着層２１０の厚さは、０．５μｍ～４０μｍであり、例えば、１５μｍ又は２０μｍ等である。
図８を参照すると、前記接着層２１０の第２裏面２１０ｂを前記犠牲層１４０及び前記犠牲層１４０から露出した圧電積層構造１３０に貼り合わせ、それによって接着層２１０が前記犠牲層１４０の側壁を覆い、且つ第２基板２００と圧電積層構造１３０との間に充填される。
具体的には、接着層２１０は、前記犠牲層１４０の上部と側壁、及び犠牲層１４０から露出する圧電積層構造１３０を覆うことにより、貼り合わせを実現し、さらに接着層２１０が犠牲層１４０を封止する。
このため、後続に前記第１基板１００を除去し、前記犠牲層１４０から露出する放出孔を形成し且つ前記放出孔から犠牲層１４０を除去した後、キャビティを形成することができる。
本実施例では、前記接着層２１０の変形可能な特性及び可塑性を利用し、突起構造が形成された第１基板１００に第２基板２００を貼り合わせ、すなわち、犠牲層１４０が形成された第１基板１００に第２基板２００を貼り合わせ、それに応じて前記犠牲層１４０への封止を実現し、それに応じて犠牲層への封止を実現し、それによりキャビティを形成する利便性及び操作可能性の向上に役立ち、さらにコストの節約に役立つ。
本実施例では、ボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）プロセスを採用し、前記貼り合わせを実現する。ボンディングの方式によって前記貼り合わせを実現し、それにより犠牲層１４０を封止するプロセスは既存のボンディングプロセスと互換性があり、プロセスの整合度及びプロセスの互換性を向上させることに役立つ。
具体的には、本実施例では、前記接着層２１０は材質が柔らかく、熱を受けて変形可能な材料であり、ボンディングを行う過程において、前記接着層２１０の第２裏面２１０ｂを前記犠牲層１４０に圧着し、且つ接着層２１０を昇温処理し、前記接着層２１０が熱を受けて軟らかくなり、それにより接着層２１０が前記犠牲層１４０の側壁と圧電積層構造１３０との間に囲まれた隙間に充填され、さらに犠牲層１４０の上部と側壁を封止する。
本実施例では、前記接着層２１０を十分に柔らかくし、接着層２１０によって第２基板２００を突起構造が形成された第１基板１００に貼り合わせることができるようにし、且つ前記犠牲層１４０の上部及び側壁を封止することを保証するとともに、温度が高すぎて圧電積層構造１３０又は他のフィルム層構造にダメージを与えたり、接着層２１０の粘着性に影響を与えたりすることを防止するために、本実施例では、前記ボンディングプロセスの温度は、５０℃～３００℃である。
なお、接着層２１０は犠牲層１４０の上部と側壁を封止することを保証するために、本実施例では、前記接着層２１０を形成するステップにおいて、前記接着層２１０の厚さはより大きく、前記接着層２１０の厚さは形成する必要がある犠牲層１４０の厚さよりも大きい。
このため、前記接着層２１０を前記犠牲層１４０及び前記犠牲層１４０から露出した圧電積層構造１３０に貼り合わせるステップにおいて、前記犠牲層１４０の上面と前記第２基板２００との間に一部の厚さのある接着層２１０が残り、一部の接着層２１０と前記圧電積層構造１３０とが完全に貼り合わせていないという問題を防止することに役立ち、それに応じて接着層２１０と圧電積層構造１３０との間に隙間が現れるという問題を防止することに役立ち、それにより接着層２１０が犠牲層１４０の上部及び側壁を封止することを保証し、プロセスの安定性を向上させ、プロセスのリスクを低減させることに役立ち、且つ犠牲層１４０の上面と第２基板２００との間に一部の厚さのある接着層２１０を残すことによって、さらに貼り合わせの難易度を低減させることに役立つ。
具体的には、本実施例では、前記犠牲層１４０の上面と第２基板２００との間に設けられる前記接着層２１０の厚さは、０．５μｍ～３５μｍであり、例えば１５μｍである。
他の実施例では、実際のプロセスに基づいて、貼り合わせを実現するステップにおいて、前記犠牲層の上面と第２基板との間に一部の厚さのある接着層が残っていなくてもよく、すなわち、前記犠牲層の上面が第２基板と直接接触し、それに応じて、前記接着層が前記第２基板と前記圧電積層構造との間に充填され、それにより前記第２基板及び接着層によって前記犠牲層の上面及び側壁を封止する。
図９を参照すると、前記貼り合わせを実現した後、前記第１基板１００を除去し、前記圧電積層構造１３０の第１表面１３０ａが露出する。
第１基板１００を除去し、圧電積層構造１３０の第１表面１３０ａが露出し、後続のプロセスに備える。
本実施例では、圧電積層構造１３０の第１表面１３０ａが露出し、後続に圧電積層構造１３０を貫通する放出孔を形成するために備える。
本実施例では、前記第１基板１００を除去するステップは、前記第１基板１００を研磨処理し、一部の厚さのある前記第１基板１００を除去するステップと、前記第１基板１００を研磨処理した後、湿式エッチングプロセスを採用し、残りの前記第１基板１００を除去するステップと、を含む。
第１基板１００を研磨処理することにより、第１基板１００への薄型化を実現し、さらに、後続の湿式エッチングプロセスの難易度を低減させる。
本実施例では、化学機械研磨プロセスを採用し、第１基板１００を研磨処理する。
本実施例では、前記湿式エッチングプロセスのエッチング溶液は、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液等を含む。
なお、本実施例では、前記第１基板１００を除去するステップにおいて、前記バッファ層１０５を停止層として、第１基板１００を除去することは、第１基板１００を除去する難易度を低減させることに役立ち、且つ第１基板１００を除去するプロセスが圧電積層構造１３０にダメージを与えることを防止することに役立つ。
本実施例では、第１基板１００を除去するステップの後に、前記共振器の形成方法は、前記バッファ層１０５を除去するステップをさらに含む。
具体的には、湿式エッチングプロセスを採用し、前記バッファ層１０５を除去する。本実施例では、フッ酸溶液によって前記湿式エッチングプロセスを行う。
なお、本実施例では、図１０を参照すると、本実施例では、第１基板１００を除去するステップの後に、前記共振器の形成方法は、前記第１電極層１１０をパターニング処理し、前記作業領域１００ｓに部分的に設けられる圧電層１１５が露出する。
前記第１電極層１１０をパターニング処理することによって下部電極を形成する。
本実施例では、ドライエッチングプロセスを採用し、前記第１電極層１１０をパターニングする。
図１１を参照すると、本実施例では、前記第１基板１００を除去する時、前記圧電積層構造１３０の第１前面１３０ａが露出するステップの後に、前記共振器の形成方法は、前記効果的な作業領域１００ｓの圧電積層構造１３０に第２溝２０を形成するステップをさらに含む。
前記第２溝２０は音波を横方向に反射するために用いられ、それによりキャビティ内での音波の滞留時間を増やし、さらにエネルギーの散逸を低減させ、それに応じて共振器の音響電気変換性能を向上させることに役立つ。他の実施例では、第２溝は共振器の活性領域のエッジを限定し、すなわち共振器が効果的に共振する領域のエッジを選択することために用いることができる。第２溝は、第１溝と共に、効果的に共振する領域を画定する。
本実施例では、第１基板１００を除去した後、圧電積層構造１３０の第１表面１３０ａが露出するため、圧電積層構造１３０に第２溝２０を形成しやすくなり、それにより共振器の性能をさらに向上させる。
本実施例では、前記第２溝２０を形成するステップにおいて、前記第２溝２０の底部から前記第２電極層１２０が露出する。
本実施例では、前記第２溝２０を形成するステップにおいて、さらに前記圧電層１１５をパターニングし、それにより効果的な作業領域を定義する。
図１２を参照すると、前記圧電積層構造１３０を貫通する放出孔３０を形成し、又は、前記第２基板２００を貫通する放出孔３０を形成し、前記放出孔３０から前記犠牲層１４０が露出する。
前記放出孔３０から犠牲層１４０が露出し、それにより後続に放出孔３０から前記犠牲層１４０を除去することができる。
本実施例では、前記放出孔３０の数が複数であるため、後続に放出孔３０から犠牲層１４０を除去する効率を向上させる。
一例として、本実施例では、前記放出孔３０は前記圧電積層構造１３０を貫通する。
他の実施例では、前記放出孔は、さらに前記第２基板を貫通することができ、それに応じて、犠牲層の上部と第２基板との間に接着層が残っている場合に、それに応じて放出孔は第２基板と前記接着剤を貫通し、それによって前記犠牲層が露出する。放出孔に第２基板を貫通させることによって、圧電積層構造にダメージを与えることを防止することに役立つ。
本実施例では、ドライエッチングプロセスを採用し、前記圧電積層構造１３０をエッチングし、前記放出孔３０を形成する。
図１３を参照すると、前記放出孔３０から前記犠牲層１４０を除去し、キャビティ４０を形成する。
キャビティ４０を形成し、圧電積層構造１３０を空気と接触させ、音波をキャビティ４０と圧電積層構造１３０との境界面で反射させ、それにより共振器は動作する時に正常に振動が発生することができ、さらに共振器は正常に動作することができる。且つ、圧電積層構造１３０が空気と接触することは、共振器の漏洩波を空気と圧電積層構造１３０との境界面から基板の外面に効果的に反射させることができ、それにより電気エネルギーと機械エネルギーとの変換効率を向上させ、品質係数（Ｑ値）を向上させることもできる。
本実施例では、湿式エッチングプロセスを採用し、前記犠牲層１４０を除去する。前記湿式エッチングプロセスのエッチング溶液は、ＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｏｘｉｄｅ Ｅｔｃｈ）溶液又はＨＦ溶液を含む。ここで、ＢＯＥ溶液はフッ化水素酸と水、又はフッ化アンモニウムと水で混合される。
本実施例では、キャビティ４０を形成した後、前記第１溝１０の開口が前記キャビティ４０と連通し、それにより前記第１溝１０が音波に対して横方向の反射作用を果たすことができ、さらにエネルギーの散逸を低減させ、共振器の音響電気変換能力を向上させる。
本実施例では、前記キャビティ４０を形成した後、前記第２溝２０と前記キャビティ４０は前記第２電極層１２０から分離される。前記第２溝２０はさらに音波に対して横方向の反射作用を果たすことができ、それに応じて、共振器の音響電気変換能力を向上させることができる。
それに応じて、本発明は、共振器をさらに提供する。引き続き図１３を参照すると、本発明の共振器の一実施例の概略構成図を示す。
前記共振器は、基板２００と、前記基板２００に設けられる接着層２１０と、前記接着層２１０に設けられ、作業領域１００ｓを含む圧電積層構造１３０であって、前記作業領域１００ｓに設けられる圧電積層構造１３０と前記接着層２１０がキャビティ４０に囲んで、前記キャビティ４０の側壁から前記接着層２１０が露出する圧電積層構造１３０と、前記キャビティ４０と連通し、且つ前記圧電積層構造１３０を貫通する放出孔３０、又は、前記基板２００を貫通する放出孔３０と、を含む。
本実施例では、前記基板２００は第２基板２００である。
本発明の実施例に係る共振器は、第２基板２００に設けられる接着層２１０をさらに含む。圧電積層構造１３０は、さらに、前記接着層２１０に設けられ、且つ前記効果的な作業領域１００ｓに設けられる圧電積層構造１３０と前記接着層２１０がキャビティ４０に囲んで、キャビティ４０が第２基板２００内に設けられておらず、キャビティ４０を形成することは、一般的には、まず犠牲層を形成し、さらに放出孔３０から犠牲層を除去するステップを含み、キャビティ４０は、圧電積層構造１３０と接着層２１０によって囲まれ、まず圧電積層構造１３０を形成し、さらに圧電積層構造１３０に犠牲層を形成し、続いて接着層２１０を犠牲層に貼り合わせ、且つ放出孔３０を形成し、さらに放出孔３０から前記犠牲層を除去するため、圧電積層構造１３０は、別の基板に直接形成されてもよく、それにより、圧電積層構造１３０を形成するために良好なインタフェース及び平坦な外面を提供し、さらに前記圧電積層構造１３０のフィルム品質を向上させ、例えば、圧電積層構造１３０における各フィルム層の厚さの整合性、格子配向の整合性及びフィルムの連続性等を向上させ、さらに共振器の性能を向上させることに役立つ。
第２基板２００は、プロセス工程にプロセスプラットフォームを提供するために用いられる。具体的には、第２基板２００は、接着層２１０の形成、及び接着層２１０と圧電積層構造１３０との貼り合わせにプロセスプラットフォームを提供するために用いられる。
本実施例では、前記第２基板２００は、バルクシリコン基板のような任意の適切な半導体基板であってもよく、以下に記載されている材料のうちの少なくとも１つであってもよい：ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅ、Ｓｉｃ、ＳｉＧｅＣ、ＴｎＡｓ、ＧａＡｓ、Ｉｎｐ又はその他のＩＩＩ族及びＶ族化合物半導体、さらにこれらの半導体からなる多層構造などを含み、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ーＳｉＧｅＯＩ）、シリコンゲルマニウムオンインシュレータ（ＳｉＧｅ０１）及びゲルマニウムオンインシュレータ（ＧｅＯＩ）であってもよく、又は両面研磨シリコンウェハ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ、ＤＳＰ）であってもよく、アルミナなどのセラミック基板、石英又はガラス基板などであってもよい。
キャビティ４０の形成過程において、前記接着層２１０は犠牲層を封止するために用いられ、それにより放出孔３０を利用して犠牲層を除去した後にキャビティ４０を形成することができる。
本実施例では、前記接着層２１０の材料は変形可能な材料である。具体的には、前記接着層２１０の材料は、より高い粘着性を有する有機材料であってもよく、それにより前記接着層２１０を介して前記貼り合わせを実現することができる。
具体的には、前記接着層２１０は熱を受けて変形可能な材料であり、熱を受けて変形可能な前記接着層２１０は熱を受けると軟らかくなり、それにより前記接着層２１０に高い可塑性を備えさせ、前記キャビティ４０の形成過程において、前記接着層２１０の第２裏面２１０ｂを前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造１３０に貼り合わせる時、前記接着層２１０は押出変形可能で、且つ第２基板２００と圧電積層構造１３０との間に充填可能であり、それにより接着層２１０によって第２基板２００を突起構造が形成された第１基板に貼り合わせることができ、それに応じて犠牲層への封止を実現し、さらに犠牲層を除去した後に前記キャビティ４０を形成することができる。
本実施例では、前記接着層２１０の材料はドライフィルム（Ｄｒｙ ｆｉｌｍ）である。
ドライフィルムは、半導体チップパッケージ又はプリント配線板の製造に用いられる粘着性を有するフォトレジストフィルムであり、一実施例において、ドライフィルムフォトレジストの製造は、ポリエステルシート基材に無溶剤型フォトレジストを塗布し、ポリエチレンフィルムで被覆することである。使用時にポリエチレンフィルムを剥ぎ取り、無溶剤型フォトレジストを基版に押し当て、露光現像処理を行うことにより、ドライフィルムフォトレジスト内にパターンを形成することができる。
他の実施例では、前記接着層の材料は、ダイアタッチフィルム（Ｄｉｅ ａｔｔａｃｈ ｆｉｌｍ、ＤＡＦ）のような、より高い粘着性を有する他の有機材料であってもよい。
本実施例では、キャビティ４０の底部と第２基板２００との間に一部の厚さのある前記接着層２１０が残り、すなわち、キャビティ４０の底部から接着層２１０が露出し、それによりキャビティ４０を形成する過程において、接着層２１０は犠牲層の上部と側壁を封止することができることを保証することに役立つ。具体的には、本実施例では、キャビティ４０の底部と第２基板２００との間に設けられる前記接着層２１０の厚さは、０．５μｍ～３５μｍであり、例えば１５μｍである。
他の実施例では、実際にキャビティを形成するプロセスに基づいて、前記キャビティの底部と第２基板との間に接着層が残っていなくてもよく、すなわち、前記キャビティの底部から前記第２基板が露出する。
前記圧電積層構造１３０は、電気信号と音響信号との間の相互変換を実現するために用いられ、それにより共振器が信号をフィルタ処理する。
本実施例では、前記圧電積層構造１３０は、共振器がフィルタ機能を実現するために用いられる有効な作業領域を含む作業領域１００ｓを含む。
前記圧電積層構造１３０は、第２電極層１２０と、前記第２電極層１２０に設けられる圧電層１１５と、前記圧電層１１５に設けられる第１電極層１１５とを含み、前記第２電極層と反対する前記第１電極層の片面が第１表面であり、前記第１電極層と反対する前記第２電極層の片面が第１裏面である。前記キャビティ４０から前記第２電極層１２０の第１裏面が露出する。
本実施例では、前記第２電極層１２０は、上部電極（Ｔｏｐ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である。
前記第２電極層１２０の材料は、導電性材料又は半導体材料である。ここで、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、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｏ及びＷのうちの１つ又は複数である。前記半導体材料は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ又はＳｉＧｅＣなどであってもよい。
前記圧電層１１５の材料は圧電効果を有する圧電材料であり、すなわち、圧電材料は圧力作用を受ける時に両端面の間に電圧が現れる結晶材料であり、圧電材料の圧電効果を利用して機械振動（音波）と交流電流との相互変換を実現でき、さらに音響エネルギーと電気エネルギーとの変換を実現できる。
前記圧電層１１５の材料は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＮ、チタン酸ジルコン酸アルミニウム、チタン酸鉛などのウルツ鉱型結晶構造を有する圧電材料であってもよい。本実施例では、前記圧電層１１５の材料はＡｌＮである。
本実施例では、前記第１電極層１１０は、下部電極（Ｂｏｔｔｏｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である。
前記第１電極層１１０の材料は、導電性材料又は半導体材料である。ここで、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、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｏ及びＷのうちの１つ又は複数である。前記半導体材料はＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣなどであってもよい。
キャビティ４０を設けることによって、圧電積層構造１３０を空気と接触させ、音波をキャビティ４０と圧電積層構造１３０との境界面で反射させ、それにより共振器は動作する時に正常に振動が発生することができ、さらに共振器は正常に動作することができる。且つ、圧電積層構造１３０が空気と接触することは、共振器の漏洩波を空気と圧電積層構造１３０との境界面から基板の外面に効果的に反射させることができ、それにより電気エネルギーと機械エネルギーとの変換効率を向上させ、品質係数（Ｑ値）を向上させることもできる。
本実施例では、前記キャビティ４０から、前記作業領域１００ｓに部分的に設けられる圧電層１１５がさらに露出する。
前記共振器は、前記圧電積層構造１３０に設けられ、その開口が前記キャビティ４０と連通し、その底部から前記第１電極層１１０が露出する第１溝、をさらに含む。
前記第１溝１０の開口が前記キャビティ４０と連通し、それにより前記第１溝１０が音波に対して横方向の反射作用を果たすことができ、さらにエネルギーの散逸を低減させ、共振器の音響電気変換能力を向上させる。他の実施例では、第１溝は共振器の活性領域のエッジを限定し、すなわち共振器が効果的に共振する領域のエッジを選択することために用いることができる。第１溝は、第２溝と共に、効果的に共振する領域を画定する。
本実施例では、前記第１溝１０は前記圧電層１１５を貫通し、且つ第１溝１０の底部から前記第１電極層１１０が露出する。
前記共振器は、前記圧電積層構造１３０に設けられ、その底部から前記第２電極層１２０が露出し、且つ前記キャビティとは、前記第２電極層１２０から分離される第２溝、をさらに含む。
前記第２溝２０と前記キャビティ４０は前記第２電極層１２０から分離される。前記第２溝２０は、さらに音波に対して横方向の反射作用を果たすことができ、それに応じて共振器の音響電気変換能力を向上させることができる。
放出孔３０はキャビティ４０と連通する。放出孔３０は犠牲層を放出し、それによりキャビティ４０を形成するために用いられる。
本実施例では、前記放出孔３０の数が複数であるため、犠牲層の除去効率を向上させる。
一例として、本実施例では、前記放出孔３０は前記圧電積層構造１３０を貫通する。
他の実施例では、前記放出孔は、さらに前記第２基板を貫通することができ、それに応じて、キャビティの上部と前記第２基板との間に接着層が残っている場合に、それに応じて放出孔は第２基板、及びキャビティの上部と第２基板との間に設けられる接着層を貫通する。放出孔に第２基板を貫通させることによって、圧電積層構造にダメージを与えることを防止し、さらに共振器の性能を向上させることに役立つ。
前記共振器は、前記実施例に記載の前記共振器の形成方法を採用して形成されてもよく、他の共振器の形成方法を採用して形成されてもよい。本実施例では、前記共振器への具体的な説明は、前記実施例における対応する説明を参照してもよく、本実施例についてはこれ以上言及しない。
本発明は上記のように開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者は、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な変更及び補正を行うことができるので、本発明の保護範囲は、請求書により限定された範囲に準じる。
Claims (23)
- 第１基板を提供し、
前記第１基板上に圧電積層構造を形成し、前記圧電積層構造が作業領域を含み、前記第１基板と接触する前記圧電積層構造の面は第１表面であり、
前記作業領域に前記圧電積層構造を覆う犠牲層を形成し、
第２基板を提供し、
前記第２基板上に接着層を形成し、前記接着層の前記第２基板と接触する面は第２表面であり、前記接着層の前記第２表面と後ろ合わせになる面は第２裏面であり、
前記接着層の前記第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造上に貼り合わせ、前記接着層は、前記犠牲層の側壁を覆うとともに前記第２基板と前記圧電積層構造との間に充填され、
前記貼り合わせを実現した後、前記第１基板を除去し、前記圧電積層構造の第１表面を露出させ、
前記圧電積層構造を貫通する放出孔を形成し、又は、前記第２基板を貫通する放出孔を形成し、前記犠牲層は前記放出孔から露出し、
前記放出孔から前記犠牲層を除去し、キャビティを形成する、
ことを特徴とする共振器の形成方法。 - 前記第１基板上に、前記圧電積層構造を形成した後であって、前記犠牲層を形成する前に、前記作業領域の前記圧電積層構造内に第１溝を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記圧電積層構造は、第１電極層と、前記第１電極層上に設けられる圧電層と、前記圧電層上に設けられる第２電極層と、を含み、前記第１電極層の前記第１基板と接触する面は前記第１表面であり、
前記第１溝を形成するステップにおいて、前記第１溝の底部から前記第１電極層が露出し、
前記キャビティを形成した後、前記第１溝の開口が前記キャビティと連通する、
ことを特徴とする請求項２に記載の共振器の形成方法。 - 前記第１基板を除去し、前記圧電積層構造の第１表面を露出させた後、前記作業領域の圧電積層構造内に第２溝を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記圧電積層構造は、第１電極層と、前記第１電極層上に設けられる圧電層と、前記圧電層上に設けられる第２電極層と、を含み、
前記第２溝を形成するステップにおいて、前記第２溝の底部から前記第２電極層が露出し、
前記キャビティを形成した後、前記第２溝と前記キャビティが前記第２電極層から分離される、
ことを特徴とする請求項４に記載の共振器の形成方法。 - 前記接着層を形成するプロセスは、スピンコーティングプロセスを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記接着層の材料は、変形可能な材料である、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記接着層の材料は、ドライフィルム又は、ダイアタッチフィルムを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - ボンディングプロセスを採用し、前記貼り合わせを実現する、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記ボンディングプロセスの温度は、５０℃～３００℃である、
ことを特徴とする請求項９に記載の共振器の形成方法。 - 前記接着層を形成するステップにおいて、前記接着層の厚さは、０．５μｍ～４０μｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記接着層の第２裏面を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせるステップにおいて、前記犠牲層の上面と前記第２基板との間に厚さのある一部の前記接着層が保留される、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記接着層を前記犠牲層及び前記犠牲層から露出した圧電積層構造に貼り合わせるステップにおいて、前記犠牲層の上面と前記第２基板との間に設けられる前記接着層の厚さは、０．５μｍ～３５μｍである、
ことを特徴とする請求項１２に記載の共振器の形成方法。 - 前記第１基板を除去するステップは、
前記第１基板を研磨処理し、厚さのある一部の前記第１基板を除去することと、
前記第１基板を研磨処理した後、湿式エッチングプロセスを採用し、残りの前記第１基板を除去することと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記第１基板を研磨処理するプロセスは、化学機械研磨プロセスを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の共振器の形成方法。 - 前記第１基板上に前記圧電積層構造を形成する前に、
前記第１基板上にバッファ層を形成し、
前記第１基板を除去するステップにおいて、前記バッファ層を停止層として、前記第１基板を除去し、
前記第１基板を除去するステップの後、前記バッファ層を除去する、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器の形成方法。 - 前記犠牲層を形成するステップは、
前記圧電積層構造上に犠牲材料層を形成し、
前記犠牲材料層を平坦化処理し、
前記犠牲材料層を平坦化処理した後、前記犠牲材料層をパターニングし、前記作業領域に設けられる前記犠牲材料層を前記犠牲層として保留する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の共振器の形成方法。 - 共振器であって、
基板と、
前記基板に設けられる接着層と、
前記接着層上に設けられる圧電積層構造と、
前記圧電積層構造を貫通する放出孔、又は、前記基板を貫通する放出孔と、を含み、
前記圧電積層構造は作業領域を含み、前記作業領域に設けられる前記圧電積層構造と前記接着層は、前記圧電積層構造と前記接着層により囲むキャビティを成し、前記キャビティの側壁から前記接着層が露出し、
前記放出孔は前記キャビティと連通する、
ことを特徴とする共振器。 - 前記接着層の材料は、変形可能な材料である、
ことを特徴とする請求項１８に記載の共振器。 - 前記接着層の材料は、ドライフィルム又は、ダイアタッチフィルムを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の共振器。 - 前記圧電積層構造は、第２電極層と、前記第２電極層上に設けられる圧電層と、前記圧電層上に設けられる第１電極層と、を含み、
前記第１電極層の前記第２電極層と後ろ合わせになる面は第１表面であり、
前記第２電極層の前記第１電極層と後ろ合わせになる面は第１裏面であり、
前記キャビティから前記第２電極層の前記第１裏面が露出する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の共振器。 - 前記共振器は、
前記圧電積層構造に設けられる第１溝をさらに含み、
前記第１溝の開口は前記キャビティと連通し、且つ前記第１溝の底部からは前記第１電極層が露出する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の共振器。 - 前記共振器は、
前記圧電積層構造内に設けられる第２溝をさらに含み、
前記第２溝の底部からは前記第２電極層が露出し、且つ前記第２溝と前記キャビティとは、前記第２電極層から分離される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の共振器。
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