JP4327009B2 - 基板からフローティングされたエアギャップを有する薄膜のバルク音響共振器及びその製造方法 - Google Patents
基板からフローティングされたエアギャップを有する薄膜のバルク音響共振器及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4327009B2 JP4327009B2 JP2004125809A JP2004125809A JP4327009B2 JP 4327009 B2 JP4327009 B2 JP 4327009B2 JP 2004125809 A JP2004125809 A JP 2004125809A JP 2004125809 A JP2004125809 A JP 2004125809A JP 4327009 B2 JP4327009 B2 JP 4327009B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- resistance layer
- semiconductor substrate
- thin film
- acoustic resonator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 14
- 238000007667 floating Methods 0.000 title description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 5
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 claims description 4
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000000306 component Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- -1 fluoride compound Chemical class 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/173—Air-gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H2003/021—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the air-gap type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/42—Piezoelectric device making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)
Description
本発明は、音響共振器及びその製造方法に関し、特に、圧電体を利用した薄膜のバルク音響共振器(Film Bulk Acoustic Resonator:以下、「FBAR」と記す)及びその製造方法に関する。
無線移動通信の技術には限定された周波数帯域において効率よく情報を伝達できる多様なRF(Radio Frequency)部品が要求される。特に、RF部品のうち、フィルタは移動通信技術に用いられる核心部品の一つであって、無数に多い空中波の中から利用者が必要とする信号を選択するか、伝送しようとする信号をフィルタリングすることによって、高品質の通信を可能にする。
現在無線通信用RFフィルタに最も多く用いられるものが誘電体フィルタと表面弾性波(Surface Acoustic wave: 以下、「SAW」と記す)フィルタである。誘電体フィルタは、高誘電率、低挿入損失、高温での安定性、耐振動、耐衝撃に強いという長所を持っている。しかし、誘電体フィルタは、最近の技術発展の動向である小型化及びMMIC(MMIC: Monolithic Microwave IC)化には限界性を持っている。
また、SAWフィルタは、誘電体フィルタに比べて小型でありながら信号処理が容易であり、かつ回路が単純であって、半導体工程を利用することによって大量生産が可能であるという長所がある。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）が高いため、高品位の情報交換が可能であるという長所がある。しかし、SAWフィルタ工程には紫外線(UV）を用いて露光する工程が含まれているので、IDT(Inter Digital Transducer)線幅が0.5μｍ程度が限界であるという短所がある。したがって、SAWフィルタを利用して超高周波(5GHz以上)帯域をカバーすることは不可能であるという問題点があり、根本的に半導体基板に構成されるMMIC構造と単一チップを構成するには困難さがある。
上述したような限界及び問題点を解消するため、従来の半導体(Si、GaAs)基板に他の能動素子らと共に集積されて周波数の制御回路を完全にMMIC化することのできるFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)フィルタが提案されている。
FBARは、薄膜(Thin Film)素子であって、低コスト、小型、かつ高品質(High Q)係数の特性を有しているため、各種周波数帯域(9百MHz〜10GHz）の無線通信機器、軍用レーダーなどに使用可能である。また、誘電体フィルタ及び集中浄水(LC)フィルタより数百分の1の大きさで小型化が可能であり、SAWフィルタより挿入損失が非常に小さいという特性を持っている。したがって、FBARは安定性が高く高品質係数を要求するMMICに好適の素子と言える。
FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)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(AlN)などをRFスパッタリング方法により蒸着し、圧電特性による共振を誘発する。すなわち、FBARは両電極の間に圧電薄膜を蒸着し、体積波(Bulk Acoustic Wave)を誘発させて共振を発生させるものである。
図1は、従来のメンブレイン型(Bulk micro machining型)FBARの構造を示す図面であって、メンブレイン型FBARは基板11上にシリコン抵抗層(SiO2）12を蒸着し、基板11の反対面を異方性エッチング(Isotropic Etching)して形成されたキャビティ(Cavity)16を通じてメンブレン層12を形成する。また、シリコン抵抗層12の上部に下部電極13を形成し、この下部電極層13の上部に圧電物質14をRFマグネトロンスパッタリング(Magnetron Sputtering)方法により蒸着して圧電層14を形成し、圧電層14の上部に上部電極15を形成している。
前記のようなメンブレイン型FBARは、キャビティ16により基板11の誘電損失が小さく、かつ電力損失が小さな長所を持っている。しかし、メンブレイン型FBARはシリコン基板の方向性によって素子が占める面積が大きく、後続パッケージング工程の際、構造的安定性が低いため、破損による収率低下が問題点となっていた。したがって、最近メンブレインによる損失を低減するための素子製造工程を単純化するため、エアギャップ(Air Gap)型とブラックリフレクター(Bragg Reflector)型FBARが登場した。
図2は、従来のエアギャップ型FBARの構造を示す断面図である。FBARは、半導体基板41の上部にメンブレン層42を形成し、下部電極43と、圧電層44及び上部電極45のための各物質を順に積層する。この場合、メンブレン層42はエッチング液を投入するための所定個数の貫通ホール42´を形成し、貫通ホール42´を通してエッチング液を投入することによって、基板41の一部領域を陥没させて、基板とメンブレインとの間にエアギャップ41´を形成する。
しかし、従来のエアギャップ型FBARは、基板をエッチングする工程により多くの不良を起こすという問題点があった。すなわち、基板エッチング工程には通常ウェットエッチング方法が利用されているが、エッチング過程を終えた後、エッチング液の除去が困難であり、微細な残存エッチング液により微細なエッチングが進行されて、共振器の共振周波数を変化させるという問題点を持っていた。また、エッチング液により基板のみでなく電極の一部、または圧電物質のエッチングが発生して、同様に共振器の共振周波数を変化させる恐れがあった。このような問題点らは所望の周波数を設定するため、追加のチューニング工程を要求し、そのような工程を省略する場合、製品の信頼性を大きく低下させる。
また、基板エッチングを通してエアギャップを形成する従来のFBARは、基板が有する誘電損失を低減するため、高抵抗の基板を使用するか、メンブレン層を非常に厚く蒸着しなければならないという問題点があった。
本発明は、前記の従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高抵抗基板を使用せずにも基板の誘電損失を低減しながら、基板のエッチングなしにエアギャップを形成できるようにすることによって、共振特性を向上させ得る薄膜のバルク音響共振器及びその製造方法を提供することである。
前記目的を達成するため、本発明のFBARは、
・半導体基板、
・前記半導体基板の上部に蒸着され、一部領域に前記半導体基板を露出する開口部が形成された第１抵抗層、
・前記第１抵抗層の開口部上及び前記第１抵抗層上に形成され、前記開口部に対応する位置に凹部を有する所定の厚さの第２抵抗層、
・前記第抵抗層の上部に積層され、前記抵抗層の凹部底面との間にエアギャップを形成する
メンブレン層、
・前記メンブレン層の上部に形成された第1電極、
・前記第1電極が形成された前記メンブレン層の上部に形成された圧電層、
・前記圧電層の上部に形成された第2電極
を含む。このＦＢＡＲは、半導体基板そのものをエッチングすることなくエアギャップを形成しているので、基板の誘電率損失が少なく、優れた共振特性を有している。また、エアギャップが基板に対してフローティングした状態であるため、基板の集積度を高めることができる。
また、前記目的を達成するため、前記半導体基板は、第１抵抗層を蒸着するために所定の厚さにエッチングして利用することができる。
・半導体基板、
・前記半導体基板の上部に蒸着され、一部領域に前記半導体基板を露出する開口部が形成された第１抵抗層、
・前記第１抵抗層の開口部上及び前記第１抵抗層上に形成され、前記開口部に対応する位置に凹部を有する所定の厚さの第２抵抗層、
・前記第抵抗層の上部に積層され、前記抵抗層の凹部底面との間にエアギャップを形成する
メンブレン層、
・前記メンブレン層の上部に形成された第1電極、
・前記第1電極が形成された前記メンブレン層の上部に形成された圧電層、
・前記圧電層の上部に形成された第2電極
を含む。このＦＢＡＲは、半導体基板そのものをエッチングすることなくエアギャップを形成しているので、基板の誘電率損失が少なく、優れた共振特性を有している。また、エアギャップが基板に対してフローティングした状態であるため、基板の集積度を高めることができる。
また、前記目的を達成するため、前記半導体基板は、第１抵抗層を蒸着するために所定の厚さにエッチングして利用することができる。
前記目的を達成するため、本発明に係るFBARの製造方法は、
(a)半導体基板の上部表面に積層された抵抗層の所定位置に凹部を形成するステップと、
(b)前記第１抵抗層の開口部上及び前記第１抵抗層上に、前記開口部に対応する位置に凹部を有する第２抵抗層を蒸着するステップと、
(c)前記抵抗層の陥没された領域に犠牲物質を埋め込むステップと、
(d)前記犧牲物質及び前記第２抵抗層の上部表面にメンブレン層を積層するステップと、
(e)前記メンブレン層の上部に第1電極を形成するステップと、
(f)前記第1電極及び前記メンブレン層の上部に圧電層を形成するステップと、
(g)前記圧電層の上部に第2電極を形成するステップと、
(h)前記第2電極の形成後に前記犧牲物質を除去し、前記第２抵抗層の凹部底面と前記メンブレン層との間にエアギャップを形成するステップと、
を含む。この方法では、半導体基板そのものをエッチングすることなくエアギャップを形成するので、基板の誘電率損失が少なく、共振特性を損なわない。また、エアギャップが基板に対してフローティングした状態であるため、基板の集積度を高めることができる。
(a)半導体基板の上部表面に積層された抵抗層の所定位置に凹部を形成するステップと、
(b)前記第１抵抗層の開口部上及び前記第１抵抗層上に、前記開口部に対応する位置に凹部を有する第２抵抗層を蒸着するステップと、
(c)前記抵抗層の陥没された領域に犠牲物質を埋め込むステップと、
(d)前記犧牲物質及び前記第２抵抗層の上部表面にメンブレン層を積層するステップと、
(e)前記メンブレン層の上部に第1電極を形成するステップと、
(f)前記第1電極及び前記メンブレン層の上部に圧電層を形成するステップと、
(g)前記圧電層の上部に第2電極を形成するステップと、
(h)前記第2電極の形成後に前記犧牲物質を除去し、前記第２抵抗層の凹部底面と前記メンブレン層との間にエアギャップを形成するステップと、
を含む。この方法では、半導体基板そのものをエッチングすることなくエアギャップを形成するので、基板の誘電率損失が少なく、共振特性を損なわない。また、エアギャップが基板に対してフローティングした状態であるため、基板の集積度を高めることができる。
この場合、前記(a)ステップは、
前記半導体基板の上部に前記第１抵抗層を蒸着するステップと、
前記抵抗層の上面にパターニング物質を積層してパターニングするステップと、
前記半導体基板を露出させる開口部を形成する位置の第１抵抗層をエッチングするステップと、
を含むことが好ましい。
前記半導体基板の上部に前記第１抵抗層を蒸着するステップと、
前記抵抗層の上面にパターニング物質を積層してパターニングするステップと、
前記半導体基板を露出させる開口部を形成する位置の第１抵抗層をエッチングするステップと、
を含むことが好ましい。
また、好ましくは、前記半導体基板を露出させる開口部を形成する位置の第１抵抗層をエッチングした後、前記パターニング物質を除去するステップをさらに含むことができる。
さらに好ましくは、前記第１抵抗層を蒸着する前に前記半導体基板を所定の厚さにエッチングするステップをさらに含むことができる。
また、前記犧牲物質を埋め込んだ後、前記抵抗層及び前記犧牲物質の表面を平坦化するステップをさらに含むことができる。
また、前記(h)ステップは、ドライエッチングにより前記犠牲物質を除去することができる。この場合、前記犧牲物質にはポリシリコンを利用でき、前記犧牲物質に対してフッ化化合物気体を非プラズマ状態で利用できる。ドライエッチングで犠牲物質を除去することにより、電極及び圧電物質への影響を抑制し、初期設定した共振特性を維持することができる。
上述したような本発明のFBAR及びその製造方法に係ると、基板のエッチングなしにエアギャップを形成できるため、共振特性を向上させることができ、高抵抗の基板を使用せずにも基板損失を低減でき、能動素子をエアギャップの下部に集積できるため、集積度を向上させることができる。
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る最も好ましい実施例を詳細に説明する。
図３ｋは、本発明に係るFBARの構造を示す断面図である。FBARは、半導体基板111上にエアギャップ130が形成された第1抵抗層112と、エアギャップ130及び第1抵抗層112の上面に沿って積層された第2抵抗層114と、エアギャップ130の上部に第2抵抗層114の上面に積層されたメンブレン層116と、メンブレン層116の上部に下部電極117、圧電層118、上部電極119が順に積層されて形成された共振器120を含む。
以上のようなFBARは、半導体基板111のエッチングなしにエアギャップ130を形成するため、共振を行う時、基板損失を減少させ得るし、能動素子をエアギャップの下部に形成できるため、集積度を高めることができる。
図３ａないし図３ｋは、本発明の実施例に係るFBARの製造工程を順に示す断面図である。FBARの製造は、まず、図３ａのような半導体基板111に対して、上層部を所定の厚さにエッチングした後、図３ｂのように第１抵抗層112を蒸着する。次に第１抵抗層の上部にフォトレジスト113を塗布し、図３ｃのようにフォトレジスタ113の上面に露光及び現像を通してエアギャップの形成位置をパターニングする。
次に、エアギャップの形成位置に対して第1抵抗層112を上部表面から半導体基板111に到達するようにエッチングすることによって、半導体基板１１１を露出する開口部を形成する。形成された半導体基板を露出する開口部は、エアギャップの形成部112´となる。半導体基板１１１を露出する開口部112´、すなわちエアギャップの形成部112´の製作が完了されると、フォトレジスタ113を除去する(図示せず)。
次に、図３ｄのように、第1抵抗層112及びエアギャップ形成部112´の上面に沿って第2抵抗層114を形成する。次に、図３ｅのように、エアギャップの形成部112´に犧牲物質115を埋め込む。この場合、犧牲物質115はポリシリコンを利用する。次に、図３ｆのように、犧牲物質115と第2抵抗層114との上面が均一するように平坦化工程を行う。このような平坦化工程はCMP(Chemical Mechanical Polishing)工程を利用する。
次に、図３ｇのように、平坦化工程された第2抵抗層114及び犧牲物質115の上部に、エアギャップの形成部112´を覆うメンブレン層116を積層する。次に、図３ｈのように、エアギャップの形成部112´に対応する領域の一部を含むメンブレン層116上の所定領域に金属膜を積層し、下部電極117を形成する。次に、図３ｉのように、メンブレン層116上の前記所定領域に対応する下部電極117上の位置に圧電物質を積層し、圧電層118を形成する。次に、図３ｊのように、メンブレン層116上の前記所定領域に対応する圧電層118上の位置に金属膜を積層し、上部電極119を形成する。従って、メンブレン層116の所定領域上には、共振器120が形成される。この共振器120は、エアギャップの形成部112´と平面位置が部分的に重複する。次に、図３ｋに示すように、エアギャップの形成部112´に埋め込まれた犧牲物質115を除去して、エアギャップの形成部112´の底面とメンブレン層116との間にエアギャップ130を形成する。犠牲物質がポリシリコンであれば、エアギャップの形成部112´に埋め込まれた犧牲物質115として、フッ化化合物気体を非プラズマ状態で利用したドライエッチングを通して除去するとよい。エッチングガスを投入するために、共振器120が形成されていない領域においてメンブレン層116を貫通するビアホールを形成する。
以上のFBAR製造工程において、犧牲物質115を除去する場合、ウェットエッチングでないドライエッチングをすることによって、電極及び圧電物質に影響を及ぼさないので、初期設定した共振特性を維持し、エアギャップ形成にともなう破損の恐れを除去できる。
一方、以上のようなFBARにおいて、半導体基板をエッチングして第1抵抗層を蒸着するようにしているが、この場合、半導体基板のエッチングは必ず行わなければならない必須要求事項ではない。犧牲物質に対しても必ずポリシリコンを使用すべきことではなく、犧牲物質を除去するにあってもフッ化化合物の非プラズマ状態を利用すること以外に、別のドライエッチングが可能である。また、犧牲物質除去において、ドライエッチング及びウェットエッチングの両方を用いることができ、前述したように好ましくはドライエッチングを用いるが、ウェットエッチングを利用することも可能であることは周知の事実であろう。
上述したような本発明のFBAR及びその製造方法は、半導体基板のエッチングなしにエアギャップを形成して基板の誘電率損失を減少させることができるため、共振特性を向上させることができる。また、エアギャップが基板に対してフローティングされた状態を有することによって、もう一つの能動及び受動素子などと集積できるため、集積度を高めることができる。
また、FBAR製造工程において、エアギャップ形成のための犧牲物質の除去時、ドライエッチングを利用することによって、電極及び圧電物質に及ぼす影響を除去できるため、初期設定した共振特性を維持させることができ、収率を向上させることができる。
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ものであれば誰でも各種の変更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。
本発明に係るFBARは、無線移動通信に用いられる多様な核心部の一つであるフィルタとして用いられることができる。また、フィルタを利用して製作されるデュープレクサーとしても用いられることができる。一方、本発明に係るFBARは小型軽量化されたフィルタを具現できるため、最近の技術発展動向である小型軽量化及びMMIC化に有利である。
Claims (10)
- 半導体基板と、
前記半導体基板の上部に蒸着され、一部領域に前記半導体基板を露出する開口部が形成された第１抵抗層と、
前記第１抵抗層の開口部上及び前記第１抵抗層上に形成され、前記開口部に対応する位置に凹部を有する所定の厚さの第２抵抗層と、
前記第２抵抗層の上部に積層され、前記第２抵抗層の凹部底面との間にエアギャップを形成するメンブレン層と、
前記メンブレン層の上部に形成された第1電極と、
前記第1電極が形成された前記メンブレン層の上部に形成された圧電層と、
前記圧電層の上部に形成された第2電極と
を含むことを特徴とする薄膜のバルク音響共振器。 - 前記半導体基板は、前記第１抵抗層を蒸着するために所定の厚さをエッチングすることを特徴とする、請求項1に記載の薄膜のバルク音響共振器。
- (a)半導体基板の上部表面に積層された第１抵抗層の所定位置に前記半導体基板を露出させる開口部をエッチングにより形成するステップと、
(b)前記第１抵抗層の開口部上及び前記第１抵抗層上に、前記開口部に対応する位置に凹部を有する第２抵抗層を蒸着するステップと、
(c)前記第２抵抗層の凹部に犠牲物質を埋め込むステップと、
(d)前記犧牲物質及び前記第２抵抗層の上部表面にメンブレン層を積層するステップと、
(e)前記メンブレン層の上部に第1電極を形成するステップと、
(f)前記第1電極及び前記メンブレン層の上部に圧電層を形成するステップと、
(g)前記圧電層の上部に第2電極を形成するステップと、
(h)前記第2電極の形成後に前記犧牲物質を除去し、前記第２抵抗層の凹部底面と前記メンブレン層との間にエアギャップを形成するステップと、
を含むことを特徴とする、薄膜のバルク音響共振器の製造方法。 - 前記(a)ステップは、
前記半導体基板の上部に前記第１抵抗層を蒸着するステップと、
前記第１抵抗層の上面にパターニング物質を積層してパターニングするステップと、
前記半導体基板を露出させる開口部を形成する位置の第１抵抗層をエッチングするステップと、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載の薄膜のバルク音響共振器の製造方法。 - 前記半導体基板を露出させる開口部を形成する位置の第１抵抗層をエッチングした後、前記パターニング物質を除去するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の薄膜のバルク音響共振器の製造方法。
- 前記第１抵抗層を蒸着する前に、前記半導体基板を所定の厚さにエッチングするステップをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の薄膜のバルク音響共振器の製造方法。
- 前記第２抵抗層の凹部に前記犧牲物質を埋め込んだ後、前記第２抵抗層及び前記犧牲物質の表面を平坦化するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の薄膜のバルク音響共振器の製造方法。
- 前記犧牲物質はポリシリコンであることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜のバルク音響共振器の製造方法。
- 前記(h)ステップは、ドライエッチングにより前記犧牲物質を除去することを特徴とする、請求項３に記載の薄膜のバルク音響共振器の製造方法。
- 前記ドライエッチングは、前記犧牲物質に対してフッ化化合物気体を非プラズマ状態で利用することを特徴とする、請求項９に記載の薄膜のバルク音響共振器の製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0025231A KR100485703B1 (ko) | 2003-04-21 | 2003-04-21 | 기판으로부터 부양된 에어갭을 갖는 박막 벌크 음향공진기 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004328739A JP2004328739A (ja) | 2004-11-18 |
| JP4327009B2 true JP4327009B2 (ja) | 2009-09-09 |
Family
ID=32960249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004125809A Expired - Fee Related JP4327009B2 (ja) | 2003-04-21 | 2004-04-21 | 基板からフローティングされたエアギャップを有する薄膜のバルク音響共振器及びその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7119638B2 (ja) |
| EP (1) | EP1471636B1 (ja) |
| JP (1) | JP4327009B2 (ja) |
| KR (1) | KR100485703B1 (ja) |
| AT (1) | ATE457096T1 (ja) |
| DE (1) | DE602004025399D1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100622955B1 (ko) * | 2004-04-06 | 2006-09-18 | 삼성전자주식회사 | 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법 |
| KR100609508B1 (ko) * | 2004-12-24 | 2006-08-08 | 학교법인 성균관대학 | 에어갭 타입 에프비에이알장치 및 그 제조방법 |
| US7248131B2 (en) * | 2005-03-14 | 2007-07-24 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Monolithic vertical integration of an acoustic resonator and electronic circuitry |
| US7732241B2 (en) * | 2005-11-30 | 2010-06-08 | Semiconductor Energy Labortory Co., Ltd. | Microstructure and manufacturing method thereof and microelectromechanical system |
| KR100718095B1 (ko) | 2005-12-19 | 2007-05-16 | 삼성전자주식회사 | 결합 공진 필터 및 그 제작 방법 |
| JP4315174B2 (ja) | 2006-02-16 | 2009-08-19 | セイコーエプソン株式会社 | ラム波型高周波デバイスの製造方法 |
| KR100719123B1 (ko) | 2006-07-27 | 2007-05-18 | 삼성전자주식회사 | 멀피 밴드 필터모듈 및 그 제조방법 |
| JP4943787B2 (ja) * | 2006-09-13 | 2012-05-30 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス、共振器およびフィルタ |
| JP4997961B2 (ja) * | 2006-12-26 | 2012-08-15 | 宇部興産株式会社 | 集積化分波器 |
| JP2010123840A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 可動ゲート型電界効果トランジスタの製造方法 |
| US8692631B2 (en) * | 2009-10-12 | 2014-04-08 | Hao Zhang | Bulk acoustic wave resonator and method of fabricating same |
| US10658998B2 (en) | 2013-07-31 | 2020-05-19 | Oepic Semiconductors, Inc. | Piezoelectric film transfer for acoustic resonators and filters |
| CN104202010B (zh) * | 2014-08-28 | 2017-05-03 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种镂空空腔型薄膜体声波谐振器及其制作方法 |
| CN111262542B (zh) * | 2020-02-27 | 2022-03-25 | 见闻录(浙江)半导体有限公司 | 一种具有散热结构的体声波谐振器及制造工艺 |
| TWI721934B (zh) * | 2020-10-22 | 2021-03-11 | 台灣奈米碳素股份有限公司 | 製造具特定共振頻率之薄膜體聲波共振裝置的方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618314B2 (ja) * | 1987-10-09 | 1994-03-09 | 株式会社村田製作所 | 集積型共振子の製造方法 |
| WO1998032163A1 (en) * | 1997-01-22 | 1998-07-23 | California Institute Of Technology | Gas phase silicon etching with bromine trifluoride |
| DE59905083D1 (de) * | 1998-05-08 | 2003-05-22 | Infineon Technologies Ag | Dünnfilm-piezoresonator |
| US6355498B1 (en) * | 2000-08-11 | 2002-03-12 | Agere Systems Guartian Corp. | Thin film resonators fabricated on membranes created by front side releasing |
| US6486751B1 (en) * | 2000-09-26 | 2002-11-26 | Agere Systems Inc. | Increased bandwidth thin film resonator having a columnar structure |
| KR100398363B1 (ko) * | 2000-12-05 | 2003-09-19 | 삼성전기주식회사 | Ｆｂａｒ 소자 및 그 제조방법 |
| JP2005236337A (ja) * | 2001-05-11 | 2005-09-02 | Ube Ind Ltd | 薄膜音響共振器及びその製造方法 |
| JP3939939B2 (ja) * | 2001-07-17 | 2007-07-04 | 富士通株式会社 | 圧電薄膜共振素子の製造方法 |
| KR100616508B1 (ko) * | 2002-04-11 | 2006-08-29 | 삼성전기주식회사 | Ｆｂａｒ 소자 및 그 제조방법 |
| KR100506729B1 (ko) * | 2002-05-21 | 2005-08-08 | 삼성전기주식회사 | 박막 벌크 어코스틱 공진기（ＦＢＡＲｓ）소자 및 그제조방법 |
-
2003
- 2003-04-21 KR KR10-2003-0025231A patent/KR100485703B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-04-01 EP EP20040251965 patent/EP1471636B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-04-01 DE DE200460025399 patent/DE602004025399D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-04-01 AT AT04251965T patent/ATE457096T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-04-20 US US10/827,348 patent/US7119638B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-04-21 JP JP2004125809A patent/JP4327009B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004328739A (ja) | 2004-11-18 |
| US7119638B2 (en) | 2006-10-10 |
| US20040207490A1 (en) | 2004-10-21 |
| EP1471636A1 (en) | 2004-10-27 |
| KR100485703B1 (ko) | 2005-04-28 |
| EP1471636B1 (en) | 2010-02-03 |
| DE602004025399D1 (de) | 2010-03-25 |
| KR20040091407A (ko) | 2004-10-28 |
| ATE457096T1 (de) | 2010-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4426748B2 (ja) | 単一の基板上で異なった中心周波数を有するバルク音響波フィルタ、およびそれを提供する方法 | |
| JP4327009B2 (ja) | 基板からフローティングされたエアギャップを有する薄膜のバルク音響共振器及びその製造方法 | |
| KR102418744B1 (ko) | 에어갭형 fbar 및 이의 제조방법 | |
| US7501739B2 (en) | Thin film piezoelectric resonator and manufacturing process thereof | |
| US7939356B2 (en) | Method of manufacturing film bulk acoustic resonator using internal stress of metallic film and resonator manufactured thereby | |
| US7675389B2 (en) | Piezoelectric resonator, piezoelectric filter, and duplexer and communication device using the same | |
| US20100107387A1 (en) | Bulk acoustic wave resonator, filter and duplexer and methods of making same | |
| JP2003347884A (ja) | 薄膜バルクアコースティック共振器（ＦＢＡＲｓ）素子及びその製造方法 | |
| JP2002251190A (ja) | パターン化された音響ミラーを固体的に取り付けられたマルチ共振器バルク音波フィルタ | |
| JP2008301453A (ja) | 薄膜圧電共振器及びこれを用いたフィルタ回路 | |
| JP2017147719A (ja) | 音響共振器及びその製造方法 | |
| JP2010147875A (ja) | Ｂａｗ共振装置およびその製造方法 | |
| JP2006217188A (ja) | 薄膜圧電共振器及びその製造方法 | |
| US7057477B2 (en) | Integration of FBAR filter(s) and on-chip inductors | |
| EP1315293A2 (en) | Fabrication of film bulk acoustic resonator | |
| US7639103B2 (en) | Piezoelectric filter, antenna duplexer, and communications apparatus employing piezoelectric resonator | |
| JP2005117665A (ja) | エアギャップ型ｆｂａｒおよびその製造方法、これを用いたフィルタおよびデュープレクサ | |
| JP2008211392A (ja) | 共振器及びその製造方法 | |
| JP2010147874A (ja) | Ｂａｗ共振装置およびその製造方法 | |
| JP5032370B2 (ja) | 薄膜共振子の製造方法 | |
| JP2009207075A (ja) | 共振子フィルタの製造方法 | |
| JP2008035493A (ja) | 圧電共振器を用いた圧電フィルタ、アンテナ共用器及び通信機器 | |
| JP2005236338A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
| JP2009290591A (ja) | Ｂａｗフィルタ | |
| JP2010147869A (ja) | Ｂａｗ共振装置およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061023 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061121 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070221 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070529 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070926 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090610 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130619 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |