JP3985965B2 - 金属膜の内部応力を用いた薄膜バルク音響共振器の製造方法および共振器 - Google Patents

金属膜の内部応力を用いた薄膜バルク音響共振器の製造方法および共振器 Download PDF

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Description

本発明は、音響共振器の製造方法およびそれによる共振器に関し、特に、金属膜の内部応力を用いた薄膜バルク音響共振器(Film Bulk Acoustic Resonator:FBAR)製造方法および共振器に関する。
最近、無線移動通信技術の発展は目覚しい。かかる移動通信技術は限られた周波数帯域において効率よく情報を伝達できる様々な高周波(Radio Frequency:RF)部品が求められる。特に、RF部品のなかでフィルタは、移動通信技術に使用される主な部品の1つであり、数切れない空間波の中でユーザが必要とする信号を選択したり伝送しようとする信号をフィルタリングすることにより高品質の通信を可能にする。
現在、無線通信用のRFフィルタとして代表的に使用されているのが、誘電体フィルタと表面弾性波(Surface Acoustic Wave:SAW)フィルタである。誘電体フィルタは、高い誘電率、抵挿入損失、高温度における安定性、内振動および内衝撃から強いという利点を有している。しかし、誘電体フィルタは、最近の技術動向である小型化およびMMIC(Monolithic Microwave IC)化においてその限界を有している。
SAWフィルタは、誘電体フィルタに比べて小型ながら信号処理が容易で且つ回路が単純であり、半導体工程を用いることにより大量生産ができる利点をもつ。また、SAWフィルタは、誘電体フィルタに比べて通過帯域内のサイドリジェクション(Side Rejection)が高いので高品位の情報のやり取りができる。しかし、SAWフィルタ工程は紫外線(UV)を用いて露光する工程が含まれているのでIDT(Inter Digital Transducer)船幅が0.5mm程度が限界であるという短所を有する。従って、SAWフィルタを用いて超高周波(5DHz以上)帯域をカバーすることは難しく、根本的にSAWフィルターをMMIC化することができない問題点を抱えている。
前述のような問題点を克服するために既存の半導体(Si、GaAs)基板に別の能動素子と共に集積されて周波数制御回路を完全にMMIC化できるFBARフィルタが提案されている。
FBARは薄膜素子として、低価格でありながら高品質(High Q)係数の特性を有しているため種々の周波数帯域(900MHz〜10GHz)の無線通信機器、軍用レーダーなどにも使用可能である。さらに、誘電体フィルタおよびLCフィルタより数百分の1サイズに小型化することができ、SAWフィルタよりも挿入損失が少ないという特性を有している。よって、FBARは安定的で且つ高品質係数を要求するMMICに適用され得る。
FBARフィルタは半導体基板であるシリコン(Si)やガリウム砒素(GaAs)に圧電誘電体物質である酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AIN)をRFスパッタリング方法で直接蒸着し、圧電特性による共振を誘発する。かかるFBARは、両極との間に圧電膜を蒸着してバルク音響波(Bulk Acoustic Wave)を誘発させ共振を発生する。
図1ないし図3は従来のFBAR構造を示した図である。
図1は、従来のメンブレン型(Bulk micro machining型)FBARの構造を示した図であって、メンブレン型FBARは半導体基板11上にシリコン酸化膜(SiO2)12を蒸着し、半導体基板11の反対面を異方性エッチング(Isotropic Etching)し、形成された空洞部(Cavity)16を介してメンブレン層12を形成する。そして、シリコン酸化膜12の上部に下部電極層13を形成し、該下部電極層13の上部へ圧電物質14をRFをマグネトロンスパッタリング(Magnetron Sputtering)方法で蒸着して圧電層14を形成する。その後圧電層14の上部に上部電極層15を形成する。部材番号の17は共振構造物を示す。
上記のようなメンブレン型FBARは、空洞部16により半導体基板11の誘電損失が少なくなり、かつ電力損失も減らし得る。しかし、メンブレン型FBARは半導体基板の方向性によって素子が占めている面積が大きく、後続パッケージング工程時、構造的に安定性が落ちるので破損による収率低下の問題を抱えている。従って、最近にはメンブレン型FBAR問題点を克服するために素子の製造工程を単純化したエアギャップ(Air Gap)型FBARとブラッグ反射(Bragg Reflector)型FBARが登場している。
図2はブラッグ反射型FBARの構造を示した図である。ブラッグ反射型FBARは、所定の部材22、23、24からなる音響反射器28を半導体基板21上に積層し、該音響反射器28上に共振構造物29を積層するという構造で製造されている。かかるブラッグ反射型FBARは、半導体基板21上に音響インピーダンス(Acoustic Impedance)差が大きい物質を順次に蒸着、ブラッグ反射を誘発させて音波エネルギーが上/下部電極25、27との間で共振されるようにする。部材番号26は圧電層を示す。
このことからブラッグ反射型FBARは、その構造が堅固であり、製造時間が節約されると共に、外部からの衝撃に強いという長点をもつ。しかしながら、ブラッグ反射型FBARは、全反射がなされるための層間の厚さ調節が容易ではなく、反射層28形成にかかる製造コストが上昇してしまう。
図3は、エアギャップ型FBARの構造を示した図である。エアギャップ型FBARはマイクロマシニング技術を利用、半導体基板31の表面に犠牲層を介してエアギャップ36を形成することで、メンブレン層32を形成する。部材番号32は酸化シリコン膜、33は下部電極層、34は圧電層、35は上部電極層、そして36は共振構造物を示す。
エアギャップ型FBARは、図1のメンブレン層の形成のための基板反対面のエッチングを行う時、所要される長い工程時間と有害ガスによる危険性を抑えることができ、半導体基板の誘電体損失を減らすことができる。しかし、エアギャップ型FBARは、犠牲層のエッチング時に構造物が長時間露出されて後続の工程で簡単に破損されるので、収率を落としてしまう原因となり製造工程が複雑となる問題点がある。
すなわち、圧電層から生じる圧電効果により電気的信号を音響波状の機械的信号に共振部が変換するとき、共振部が基板と接すると音響波が基板に吸収されて共振効率が低下する。これを防ぐため、単純かつ安価な製造工程で共振部と基板とが離隔している構造の薄膜バルク音響共振器を製造したいというニーズがある。しかし、製造工程での収率を向上させる薄膜バルク音響共振器の製造方法およびそれにかかる共振器は未だ提供されていない。
前述の技術的課題を解決するために、本発明は、上/下部電極層を蒸着する際に外力を加えることにより上方応力を発生させ、別除の支持体なしに上/下部電極層および圧電層が半導体基板から離隔され得る薄膜バルク音響共振器の製造方法およびそれにかかる共振器を提供する。また本発明は、下部電極層の所定の領域にしわを形成して小さい外力による上方応力からにも圧電共振構造物が所定の高さ以上に半導体基板から離隔される薄膜バルク音響共振器の製造方法及びそれに係る共振器を提供する。
具体的には、発明1は、下記のステップを含む薄膜バルク音響共振器の製造方法を提供する。この方法では、下部電極用の第1金属膜と前記上部電極用の第2金属膜の蒸着時に所定の上方向応力が発生するように、蒸着圧力および蒸着パワーのうち少なくともいずれか1つを調整する。
・半導体基板の上面に第1層を積層するステップ、
・前記第1層の所定領域を取り除くステップ、
・前記所定の領域が取り除かれた第1層の上面に第1金属膜を蒸着し、前記第1層の形状に基づいた第1金属膜によるパターニングを行って前記下部電極層を形成するステップ、
・前記下部電極層の上面に圧電物質を蒸着し、前記下部電極層の形状に基づいた圧電物質に対するパターニングを行って圧電層を形成するステップ、
・前記圧電層の上面に第2金属膜を蒸着し、前記圧電層の形状に基づいた第2金属膜に対するパターニングを行って上部電極層を形成するステップ。
下部電極層及び上部電極層の蒸着時に外力を加え、それに応じて上方向の応力を下部電極層及び上部電極層に発生させることで、上部電極層及び/または下部電極層と圧電層とを半導体基板から十分に離隔することができる。従って、共振部が電気的信号を機械的信号に変換するとき、共振部が基板と接して音響波が基板に吸収されて共振効率が低下することを防止することができる。しかも、圧電層を基板から離隔させるための支持体が要らないため、製造工程が簡単になる利点をもつ。さらに、製造工程が簡単であると共に、既存のFBARのように圧電層の付近が空気層に取り囲まれるという利点をもつ。加えて下部基板のエッチング工程がないのでCMOS工程と並行できる。
発明2は、発明1において、前記第1層において、前記第1層が取り除かれた第1領域および前記圧電層が積層される第2領域との間にある第3領域をパターニングし、所定のしわを形成するステップをさらに含む薄膜バルク音響共振器の製造方法を提供する。下部電極層の所定の領域にしわを形成することにより、小さい外力により小さい応力を発生させ、圧電共振構造物を所定の高さ以上に離隔させることができる。
発明3は、発明2において、所定のしわの断面形状が櫛の歯状および/または連続する半球状である薄膜バルク音響共振器の製造方法を提供する。櫛の歯状や半球状のしわは、形成しやすく好ましい。
発明4は、発明1において、
・前記上部電極層の前記圧電層に対応する部位に所定の第1曲げ防止凹溝を形成するステップと、
・前記第1曲げ防止凹溝の形成に先立ち、前記下部電極層をパターニングして第2曲げ防止凹溝を形成するステップと、
をさらに含む薄膜バルク音響共振器の製造方法を提供する。
第1及び第2曲げ防止凹溝を形成することにより、上部及び下部電極層と圧電層とで形成される圧電共振構造物が形成される部分が応力で曲がるのを防止することができる。
発明5は、発明1において、前記下部電極層の形成後に前記第1層を取り除くステップを更に含む薄膜バルク音響共振器の製造方法を提供する。第1層は犠牲層であるため、適当な段階で除去することにより、片持ち梁状の下部電極層を形成することができる。
本発明6は、下記の構成要素を有する薄膜バルク音響共振器を提供する。
・半導体基板、
・第1領域は前記半導体基板の信号ラインと電気的に接触し、第2領域は前記半導体基板と所定の高さで離隔するように形成された下部電極層、
・前記下部電極層の第2領域の上面に前記下部電極層の形状に基づいて形成された圧電層、
・前記圧電層の上面に前記圧電層の形状に基づいて形成された上部電極層。
発明7は、発明6において、前記下部電極層において、前記第1領域と前記圧電層が積層される第2領域との間にある第3領域には、所定のしわが形成されている薄膜バルク音響共振器を提供する。しわにより小さい応力を発生させ、圧電共振構造物を所定の高さ以上に離隔させることができる。
発明8は、発明7において、前記所定のしわの断面形状が櫛の歯状および/または連続する半球状である薄膜バルク音響共振器を提供する。櫛の歯状や半球状のしわは、形成しやすく好ましい。
発明9は、発明6において、前記上部電極層の前記圧電層に対応する部位に所定の第1曲げ防止凹溝が形成されている薄膜バルク音響共振器を提供する。また発明10は、発明6において、前記下部電極層の前記圧電層に対応する部位に、所定の第2曲げ防止凹溝が形成されている薄膜バルク音響共振器を提供する。第1及び第2曲げ防止凹溝を形成することにより、上部及び下部電極層と圧電層とで形成される圧電共振構造物が形成される部分が応力で曲がるのを防止することができる。
発明11は、発明6において、前記下部電極層は片持ち梁状である薄膜バルク音響共振器を提供する。
本発明を用いれば、単純かつ安価な製造工程で圧電共振構造物と半導体基板とを離すことができ、収率を向上させることができる。
図4Aないし図4Fは、本発明の一実施形態に係るFBARの製造工程を順次に示した図である。
説明の便宜のために、下記の工程に基づいて上/下部電極層120、140、圧電層130が備えられ形成された構造物を圧電共振構造物150と称し、圧電共振構造物150を横軸にして3つの領域、すなわち、伝導領域A、共振領域C、および支持領域Bに分けて詳説する。伝導領域Aは、圧電共振構造物150を半導体基板100の信号ライン(図示せず)と電気的に接触させる領域である。共振領域Cには、上/下部電極層120、140および圧電層130が積層される。そして共振領域Cには上/下部電極層120、140に電気的信号が印加される場合、上/下部電極層120、140との間の圧電層130にて圧電現象を発生させることにより一定の周波数帯域で共振現象が発生される。そして、支持領域Bは、伝導領域Aおよび共振領域Cとを連結し、共振領域Cが半導体基板100から所定の距離離隔されるように支持する領域である。
まず、図4Aの工程では、半導体基板100の上面に犠牲層110を蒸着する。半導体基板100には通常にシリコンウェハーが用いられるが、その他にガラス基板、シリカ(Fused silica)、石英(Quartz)、セラミック、高抵抗シリコン基板(HRS)が用いられる。犠牲層110の厚さは後述されるエアギャップの厚さと深く関連される。
図4Bの工程では、半導体基板100に蒸着された犠牲層110の伝導領域Aをフォトリソグラフィー(photolithography)工程により取り除く。かかる過程は半導体基板100の信号ライン(図示せず)と後述する下部電極層120との電気的な接触のために行われる。同様に、フォトリソグラフィー工程を介して支持領域Bに所定のしわ(wrinkle)を形成する。所定のしわは様々なタイプで形成されるが、図面に示されたように連続された半球状の形態が好ましい。本明細書では、パターニング過程としてフォトリソグラフィー工程を例に挙げたが、それに限らない。
図4Cの工程では、下部電極層120を形成するために下部電極用の金属膜を犠牲層110の全領域(A、BおよびC領域)にわたって蒸着させ、犠牲層110の形状に応じてパターニングする。そして下部電極用の金属膜の蒸着時に蒸着圧力および蒸着パワーを調整し、蒸着圧力から金属膜の受ける外力を所定の大きさに増加させる。その理由は、下部電極用の金属膜においてその外力に反発する上方向の応力(stress)を発生させるためである。下部電極用の金属膜の伝導領域Aは、図4Bの工程を介して半導体基板100の信号ライン(図示せず)と直接接触して電気的に接続される。下部電極用の金属膜に用いられる物質としては、金属のような通常の導電物質が用いられるが、好ましくは、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、金(Au)、プラチナ(Pt)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、パラジウム(Pd)、およびモリブデン(Mo)のうちいずれか1つから選択できる。蒸着方法としては、RFマグネトロンスパッタリング(RF Magnetron sputtering)方法およびエバポレーション(evaporation)方法がある。
一方、図4Dの工程では、下部電極120上面の共振領域Cに圧電物質を蒸着させてパターニングを行い圧電層130を形成する。圧電層130では、電気的な信号が印加されれば、これを音響波形態の機械的なエネルギーに変換させる圧電現象が生じる、通常、圧電層130を形成する圧電物質としては窒化アルミニウム(AlN)または酸化亜鉛(ZnO)が使用されるが、それに限らない。また前記圧電層130の蒸着方法としてRFマグネトロンスパッタリング方法を用いることが好ましい。
次に、図4Eの工程では、上部電極140を形成するために圧電層130上部に上部電極用の金属膜を蒸着してパターニングを行う。上部電極層140に蒸着される金属膜の種類および金属膜の蒸着方法は、前述の下部電極層120に蒸着される金属膜の種類と蒸着方法と同一であるが必ずしもそれに限らない。また、下部電極層を形成する時も同様に、上部電極用の金属膜の蒸着時にも蒸着圧力および蒸着パワーのような外力が所定の大きさ増加するように調整する。
最後に図4Fに示したように、犠牲層110をエッチングして除去し、半導体100と圧電共振構造物150との間にエアギャップを形成させ、下部電極層120を片持ち梁状に形成する。よって圧電層130からの音響波が半導体基板100による影響を受けない。犠牲層110のエッチングは、湿式エッチング方法または乾式エッチング方式が採用され得る。
以上のような工程を介して図4Fに示された圧電共振構造物150が形成される。伝導領域Aにおける圧電共振構造物150は、半導体基板100の信号ライン(図示せず)と電気的に接触する。また所定の外力に反発することで生じた上方向の応力は支持領域B、共振領域Cを上方向に曲げ、これによって圧電共振構造物150の共振領域Cは半導体基板100から所定の距離隔てられる。
図5は、本発明に係る製造工程により形成されたFBARに対する他の実施形態を示した図である。特に、図5におけるFBARが図4Aないし図4Fにより形成されたFBARと相違しているところは支持領域Bのしわ形態が櫛の歯状を有している点である。
図4Fおよび図5のような所定のしわを形成する理由は次の通りである。本発明によれば、上/下部電極層220、240および圧電層230が備えられた圧電共振構造物250が半導体基板200から所定の距離離隔を保つためには、上/下部電極層220、240の蒸着時に蒸着圧力および蒸着パワーを増加させる。これは蒸着圧力および蒸着パワーは応力と関係しているからである。上部及び下部電極層220、240の蒸着時に蒸着圧力および蒸着パワーを調整した場合、上部及び下部電極層220,240に生じる応力により、圧電共振構造物250の性能が低下する恐れがある。したがって、薄膜の内部応力が小さくとも共振領域Cが半導体基板200から所定の距離隔てられる必要があり、所定の距離離隔させる方法の中では支持領域Bに所定のしわを形成する方法がある。これによれば、小さい蒸着圧力および蒸着パワーによっても共振領域Cが半導体基板200から離隔される高さを増加させることができる。
図6は、本発明に係るFBARの平面図であり、図7A、図7Bおよび図7Cはそれぞれ図6に示されたS領域の断面図であって、曲げ防止凹溝に関した実施形態を例示している。
図6は、図4Cの工程で、つまり、下部電極層320についてパターニングを行う過程の中、共振領域Cにて所定の曲げ防止凹溝360の形成過程を加えて行う場合の平面図である。図4Cの過程において下部電極層320に圧電層330に対応する部位に所定の曲げ防止凹溝360が形成された場合、図4Dおよび図4Eの工程では上部電極層340および圧電層330がそれぞれ圧電層330および下部電極層320に基づいてパターニングされるので、結果的には上部電極層340の上面には下部電極層320の曲げ防止凹溝と同一な形状の曲げ防止凹溝が備えられる。
ここで所定の曲げ防止凹溝を形成する理由は、図4Cに示された過程で上部電極用の金属膜および下部電極用の金属膜に蒸着圧力および蒸着パワーが増加されように調整した場合、支持領域Bだけでなく共振領域Cまで上方向応力によって上方向に曲がる。この場合、共振領域C自体の上方向曲げは、圧電共振構造物の性能を低下させることに繋がるので、これを抑えるために曲げ防止凹溝を形成するのである。
曲げ防止凹溝の断面は、図7A、図7B、図7Cに示すようにそれぞれ四角タイプ、逆三角タイプ、円タイプと多様にターニングされ得る。但し、本発明は例示された断面形態に限らない。部材番号300a、300b、300cは半導体基板、320a、320b、320cは下部電極層、330a、330b、330cは圧電層、340a、340b、340cは上部電極層、そして360a、360b、360cは曲げ防止凹溝をそれぞれ示す。
以上では、本発明の好適な実施形態について図示かつ説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも種々の変形実施が可能であることはもとより、そのような変更は、請求の範囲記載の範囲内にあることが自明である。
本発明は、共振器において圧電層を基板から離隔させるために求められる支持体が要らないため、その工程が割合に簡単になる利点をもつ。さらに、製造工程が簡単であると共に、既存のFBARのように圧電層の付近が空気層に取り囲まれるという利点をもつ。それから下部基板のエッチング工程がないのでCMOS工程と並行できる。
従来のメンブレン型FBARの断面図である。 従来のブラッグ反射型FBARの断面図である。 従来のエアギャップFBARの断面図である。 本発明の一実施形態に係るFBARの製造工程を示した図(犠牲層の蒸着)。 本発明の一実施形態に係るFBARの製造工程を示した図(犠牲層のしわの形成)。 本発明の一実施形態に係るFBARの製造工程を示した図(下部電極層の形成)。 本発明の一実施形態に係るFBARの製造工程を示した図(圧電層の形成)。 本発明の一実施形態に係るFBARの製造工程を示した図(上部電極層の形成)。 本発明の一実施形態に係るFBARの製造工程を示した図(犠牲層の除去)。 本発明の他の実施形態に係るFBARの断面図である。 本発明に係るFBARの平面図である。 図6に示されたS領域を部分拡大した曲げ防止凹溝の断面図(四角タイプ)。 図6に示されたS領域を部分拡大した曲げ防止凹溝の断面図(逆三角タイプ)。 図6に示されたS領域を部分拡大した曲げ防止凹溝の断面図(円タイプ)。
符号の説明
100 半導体基板
110 犠牲層
120 下部電極層
130 圧電層
140 上部電極層
150 圧電共振構造物
A 伝導領域
B 支持領域
C 共振領域
360a、360b、360c 曲げ防止凹溝

Claims (11)

  1. 半導体基板の上面に第1層を積層するステップと、
    前記第1層の所定領域を取り除くステップと、
    前記所定領域が取り除かれた前記第1層の上面に第1金属膜を蒸着し、前記第1層の形状に基づいた第1金属膜によるパターニングを行って下部電極層を形成するステップと、
    前記下部電極層の上面に圧電物質を蒸着し、前記下部電極層の形状に基づいた圧電物質に対するパターニングを行って圧電層を形成するステップと、
    前記圧電層の上面に第2金属膜を蒸着し、前記圧電層の形状に基づいた第2金属膜に対するパターニングを行って上部電極層を形成するステップと、を含み、
    前記下部電極層と前記上部電極層とに所定の上方向の応力が発生するように、前記第1金属膜と前記第2金属膜との各蒸着時に蒸着圧力および蒸着パワーのうち少なくともいずれか1つを調整することを特徴とする、薄膜バルク音響共振器の製造方法。
  2. 前記第1層において、前記所定領域を含む第1領域と、前記圧電層が積層される第2領域との間にある第3領域をパターニングし、所定のしわを形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の薄膜バルク音響共振器の製造方法。
  3. 前記所定のしわの断面形状は、櫛の歯状および/または連続する半球状であることを特徴とする、請求項2に記載の薄膜バルク音響共振器の製造方法。
  4. 前記上部電極層の前記圧電層に対応する部位に所定の第1曲げ防止凹溝を形成するステップと、
    前記第1曲げ防止凹溝の形成に先立ち、前記下部電極層をパターニングして第2曲げ防止凹溝を形成するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の薄膜バルク音響共振器の製造方法。
  5. 前記下部電極層の形成後に前記第1層を取り除くステップを更に含むことを特徴とする、請求項1に記載の薄膜バルク音響共振器の製造方法。
  6. 半導体基板と、
    第1領域では前記半導体基板の信号ラインと電気的に接触し、第2領域では前記半導体基板から所定の高さだけ離れ、前記第1領域と前記第2領域との間にある第3領域では前記半導体基板から離れる方向に反っている下部電極層と、
    前記下部電極層の第2領域の上面に前記下部電極層の形状に基づいて形成された圧電層と、
    前記圧電層の上面に前記圧電層の形状に基づいて形成された上部電極層と、を含むことを特徴とする薄膜バルク音響共振器。
  7. 前記下部電極層の第3領域には所定のしわが形成されていることを特徴とする、請求項6に記載の薄膜バルク音響共振器。
  8. 前記所定のしわの断面形状は、櫛の歯状および/または連続する半球状であることを特徴とする請求項7に記載の薄膜バルク音響共振器。
  9. 前記上部電極層の前記圧電層に対応する部位に所定の第1曲げ防止凹溝が形成されていることを特徴とする、請求項6に記載の薄膜バルク音響共振器。
  10. 前記下部電極層の前記圧電層に対応する部位に、所定の第2曲げ防止凹溝が形成されていることを特徴とする、請求項6に記載の薄膜バルク音響共振器。
  11. 前記下部電極層は片持ち梁状であることを特徴とする請求項6に記載の薄膜バルク音響共振器。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7994877B1 (en) * 2008-11-10 2011-08-09 Hrl Laboratories, Llc MEMS-based quartz hybrid filters and a method of making the same
US8766745B1 (en) 2007-07-25 2014-07-01 Hrl Laboratories, Llc Quartz-based disk resonator gyro with ultra-thin conductive outer electrodes and method of making same
US20060065622A1 (en) * 2004-09-27 2006-03-30 Floyd Philip D Method and system for xenon fluoride etching with enhanced efficiency
EP1863174A1 (fr) * 2006-05-31 2007-12-05 St Microelectronics S.A. Composant contenant un filtre BAW
JP4853523B2 (ja) * 2006-12-25 2012-01-11 株式会社村田製作所 圧電薄膜共振子
EP2104948A2 (en) * 2007-02-20 2009-09-30 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Equipment and methods for etching of mems
CN101652317B (zh) * 2007-04-04 2012-12-12 高通Mems科技公司 通过牺牲层中的界面修改来消除释放蚀刻侵蚀
US7719752B2 (en) 2007-05-11 2010-05-18 Qualcomm Mems Technologies, Inc. MEMS structures, methods of fabricating MEMS components on separate substrates and assembly of same
US10266398B1 (en) 2007-07-25 2019-04-23 Hrl Laboratories, Llc ALD metal coatings for high Q MEMS structures
EP2181355A1 (en) 2007-07-25 2010-05-05 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Mems display devices and methods of fabricating the same
US8151640B1 (en) 2008-02-05 2012-04-10 Hrl Laboratories, Llc MEMS on-chip inertial navigation system with error correction
US7802356B1 (en) 2008-02-21 2010-09-28 Hrl Laboratories, Llc Method of fabricating an ultra thin quartz resonator component
US8023191B2 (en) * 2008-05-07 2011-09-20 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Printable static interferometric images
US8176607B1 (en) 2009-10-08 2012-05-15 Hrl Laboratories, Llc Method of fabricating quartz resonators
US8912711B1 (en) 2010-06-22 2014-12-16 Hrl Laboratories, Llc Thermal stress resistant resonator, and a method for fabricating same
US9599470B1 (en) 2013-09-11 2017-03-21 Hrl Laboratories, Llc Dielectric high Q MEMS shell gyroscope structure
US9977097B1 (en) 2014-02-21 2018-05-22 Hrl Laboratories, Llc Micro-scale piezoelectric resonating magnetometer
US9991863B1 (en) 2014-04-08 2018-06-05 Hrl Laboratories, Llc Rounded and curved integrated tethers for quartz resonators
US10308505B1 (en) 2014-08-11 2019-06-04 Hrl Laboratories, Llc Method and apparatus for the monolithic encapsulation of a micro-scale inertial navigation sensor suite
US10031191B1 (en) 2015-01-16 2018-07-24 Hrl Laboratories, Llc Piezoelectric magnetometer capable of sensing a magnetic field in multiple vectors
US9871007B2 (en) 2015-09-25 2018-01-16 Intel Corporation Packaged integrated circuit device with cantilever structure
US10175307B1 (en) 2016-01-15 2019-01-08 Hrl Laboratories, Llc FM demodulation system for quartz MEMS magnetometer
US10944372B2 (en) 2018-08-20 2021-03-09 David Woolsey Acoustic resonator
KR102212376B1 (ko) * 2018-12-13 2021-02-04 (주)와이솔 압전 박막 공진기
KR102080437B1 (ko) 2019-04-29 2020-02-21 씨제이대한통운 (주) 지하벽체 시공용 프레임 및 이를 이용한 지하구조물 시공방법
CN110417374B (zh) * 2019-08-27 2023-09-19 南方科技大学 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法
KR20220037551A (ko) * 2020-09-17 2022-03-25 삼성전자주식회사 공진기 및 차동 증폭기를 포함하는 센서 인터페이스
CN112181208B (zh) * 2020-10-30 2023-06-02 业泓科技(成都)有限公司 触控辨识装置、显示装置及其制造方法
CN113258899A (zh) * 2021-05-18 2021-08-13 苏州汉天下电子有限公司 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07114340B2 (ja) 1987-01-19 1995-12-06 株式会社東芝 圧電薄膜共振子
JPS63187713A (ja) 1987-01-29 1988-08-03 Toshiba Corp 集積型圧電薄膜機能素子
US5552655A (en) * 1994-05-04 1996-09-03 Trw Inc. Low frequency mechanical resonator
JPH0878735A (ja) 1994-09-01 1996-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 強誘電体薄膜装置
JP3514207B2 (ja) 2000-03-15 2004-03-31 株式会社村田製作所 強誘電体薄膜素子ならびにセンサ、および強誘電体薄膜素子の製造方法
US6709776B2 (en) * 2000-04-27 2004-03-23 Tdk Corporation Multilayer thin film and its fabrication process as well as electron device
US6392524B1 (en) * 2000-06-09 2002-05-21 Xerox Corporation Photolithographically-patterned out-of-plane coil structures and method of making
US6515558B1 (en) * 2000-11-06 2003-02-04 Nokia Mobile Phones Ltd Thin-film bulk acoustic resonator with enhanced power handling capacity
US6521100B2 (en) * 2001-02-02 2003-02-18 Nokia Mobile Phones Ltd Method of producing a piezoelectric thin film and bulk acoustic wave resonator fabricated according to the method
US6936837B2 (en) * 2001-05-11 2005-08-30 Ube Industries, Ltd. Film bulk acoustic resonator
JP2003017964A (ja) 2001-07-04 2003-01-17 Hitachi Ltd 弾性波素子の製造方法
US6794737B2 (en) * 2001-10-12 2004-09-21 Xerox Corporation Spring structure with stress-balancing layer
WO2004013893A2 (en) * 2002-08-01 2004-02-12 Georgia Tech Research Corporation Piezo electric on seminconductor on- insulator resonator
KR100599083B1 (ko) * 2003-04-22 2006-07-12 삼성전자주식회사 캔틸레버 형태의 압전 박막 공진 소자 및 그 제조방법
US7492241B2 (en) * 2005-06-02 2009-02-17 The Regents Of The University Of California Contour-mode piezoelectric micromechanical resonators

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